JP4695236B2 - Manufacturing method of CMP conditioner - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CMPコンディショナ及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、砥粒の突出量を容易に調整することができ、半導体デバイスの層間絶縁膜、金属配線などのケミカルメカニカルポリッシング用の研磨パッドのコンディショニングに際して、研磨パッドを金属により汚染するおそれがなく、砥粒の脱落によりウェーハ表面を傷つけるおそれのないCMPコンディショナ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
超LSIの高集積化、高速化において多層配線はますます重要になり、この技術の中枢をなす層間絶縁膜及び金属配線の平坦化工程に対し、より一層の高度化が要求されつつある。一般に、半導体ウェーハの表面を研磨するウェーハ加工装置では、円盤状の定盤に研磨パッドを貼り付け、定盤上面に1枚又は複数枚のウェーハを載置し、これらのウェーハを研磨パッド上でキャリアにより強制回転させつつ、研磨パッドとウェーハの間に微細な研磨粒子を含む研磨液を供給して、界面の化学的及び機械的作用によるケミカルメカニカルポリッシング(CMP)が行われている。
研磨パッドとしては、ポリエステル不織布にポリウレタン樹脂を含浸させたベロアタイプパッド、ポリエステル不織布を基材としてその上に発泡ポリウレタン層を形成したスウェードタイプパッド、あるいは独立気泡を有する発泡ポリウレタンのパッドなどが使用されている。また、研磨粒子としては、フェライト粉末、アルミナ粉末、炭酸バリウム、コロイダルシリカ、酸化セリウムなどが用いられ、研磨液には水酸化カリウム溶液、希塩酸、希硝酸、過酸化水素水、硝酸鉄水溶液などが使用される。このようなウェーハの研磨を繰り返すうちに、被削材の切り屑や研磨粒子などが研磨パッドの微細な孔に入り込んで目詰まりを起こしたり、研磨粒子とウェーハの化学反応熱によって研磨パッドの表面が鏡面化して、研磨速度が低下してしまう。このために、研磨パッドのコンディショニングを常時又は定期的に行う必要がある。
しかし、従来の電着法により砥粒を固着したコンディショナでは、砥粒は完全な一層ではなく、砥粒の間に挟まって浮き石となった砥粒が必ず存在し、これが脱落して研磨パッドに残存し、ウェーハ表面を傷つけるという問題があった。また、メタルボンドにより砥粒を固着したコンディショナでは銅などが、電着により砥粒を固着したコンディショナではニッケルなどが、反応性の高い研磨液によって溶出し、研磨パッドに残存し、最終的には被加工物であるウェーハ上に付着するために、ケミカルメカニカルポリッシング後のウェーハの洗浄工程に非常に手間がかかっていた。さらに、電着タイプ、メタルボンドタイプともに、ダイヤモンド砥粒の突出量の調整が非常に困難であり、ダイヤモンド砥粒の突出量を所望の値とするための加工時間が長くかかるという問題があった。
コンディショナからの砥粒の脱落や、金属の溶出を防止するために、さまざまな方法がとられている。例えば、特開平2−225827号公報には、反転型の内面に砥粒一層分を電着により仮固定し、仮固定した砥粒を金属又は樹脂で埋め込んで固着することにより砥粒層を形成し、砥粒層に台金を接合し、反転型を除去して製造される、砥粒の最突出部がすべて同一平面上にあって、砥粒の脱落のおそれのないコンディショナが提案されている。特開平10−15819号公報には、台金に砥粒一層分をメッキにより仮固定し、仮固定した砥粒の浮き石を砥石により除去し、さらに砥粒を埋め込むまでメッキを行ったのち、石出し加工を行うことにより砥粒の突出量が平均粒径の5〜30%になるように最突出部を露出させた、砥粒の脱落のおそれのないコンディショナが提案されている。また、特開平10−249708号公報には、砥粒を台金にロウ材より固着して砥粒層を形成したのち、砥粒層を合成樹脂層で覆って表面に金属が露出しないようにした、砥粒の脱落と金属の溶出のおそれのないコンディショナが提案されている。さらに、特開平11−33911号公報には、台金に砥粒をメッキにより固着して砥粒層を形成し、砥粒層を合成樹脂層で被覆したのち、合成樹脂層の表面部分を除去して砥粒の先端部が合成樹脂層より突出し、メッキされた金属が合成樹脂層に覆われて露出していない、砥粒の脱落と金属の溶出のおそれのないコンディショナが提案されている。しかし、これらのコンディショナは、いずれも製造工程が長いためにコスト高となることは避けられず、また、たとえ合成樹脂層で被覆しても、金属材料を用いるかぎり、金属の溶出に対する一抹の不安は拭いきれなかった。
特開平9−323255号公報には、グリットが基台から剥がれ落ちないケミカルマシンポリッシャ装置の研磨盤研磨グリット盤として、樹脂で形成された平坦な基台と、基台上に均一に分布した研磨用のグリットと、グリットを基台に接着する化学研磨剤に対する耐性を有した接着剤を備えた研磨グリット盤が提案されている。この研磨グリット盤は、構成材料として金属を有しないので、金属の溶出のおそれはないが、グリットを接着剤を用いて基台に接着しているので、研磨中にグリットが脱落するおそれがある。このために、砥粒の脱落と金属の溶出のおそれが全くなく、しかも簡単かつ容易に製造することができるCMPコンディショナが求められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、砥粒の突出量を容易に調整することができ、半導体デバイスの層間絶縁膜、金属配線などのケミカルメカニカルポリッシング用の研磨パッドのコンディショニングに際して、研磨パッドを金属により汚染するおそれがなく、砥粒の脱落によりウェーハ表面を傷つけるおそれのないCMPコンディショナ及びその製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、基板が合成樹脂により形成されたCMPコンディショナは、金属の溶出のおそれが全くなく、さらに、母型の表面に設けた穴に砥粒を嵌装し、母型に合成樹脂を充填して基板の形状に成形するとともに、砥粒を基板に固着させることにより、このようなCMPコンディショナを容易に製造し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
(1)砥粒層面から突出した砥粒からなる砥粒層を表面に有する基板が、金属からなる部分及び砥粒を有しない合成樹脂組成物を突出した砥粒からなる砥粒層とともに押圧加熱成形されてなる合成樹脂基板であり、該合成樹脂組成物を突出した砥粒からなる砥粒層とともに押圧加熱成形することによりCMPコンディショナの基板の形状に成形するとともに、砥粒を成形合成樹脂基板の砥粒層の表面に突出させて固着させることを特徴とするCMPコンディショナの製造方法
(2)合成樹脂組成物中に、繊維状の非金属材料又はセラミック粉、炭酸カルシウム、カオリン若しくはマイカの粉末状の非金属材料が含有される第(1)項記載のCMPコンディショナの製造方法
(3)砥粒が断面が方形の角柱状のダイヤモンドである第(1)項又は第(2)項記載のCMPコンディショナの製造方法、及び、
(4)砥粒層を表面に有する基板が金属からなる部分を有しない合成樹脂組成物によって成形されてなる合成樹脂基板であり、該合成樹脂組成物が前記基板の形状に加熱押圧によって成形するとともに砥粒を成形合成樹脂基板の表面に突出させて固着させるCMPコンディショナの製造方法であって、母型の表面に設けられた一定の深さの穴に砥粒を嵌装し、円筒形の外型を母型に嵌合することにより形成された空間に合成樹脂組成物を充填し、押しパンチを用いて押圧しつつ加熱することにより、合成樹脂組成物を基板の形状に成形するとともに、砥粒を穴の深さに相当する突出量に突出させて固着させることによって、砥粒の突出量を砥粒の粒径の10〜50%にして固定することを特徴とする第(1)〜(3)項のいずれか記載のCMPコンディショナの製造方法、
を提供するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明のCMPコンディショナは、基板が合成樹脂により形成され、砥粒が基板を形成する合成樹脂により基板に固着されてなるものである。図1(a)は、本発明のCMPコンディショナの一態様の平面図であり、図1(b)は、その斜視図である。本態様のCMPコンディショナにおいては、合成樹脂により形成された基板1の外周近縁部に、2個の同心円に囲まれた環状部に砥粒層2が設けられ、環状部の砥粒層は非連続状に6分割されて、6個の溝3が設けられている。CMPコンディショナの砥粒層を非連続状に分割して溝を設けることにより、研磨パッドのコンディショニングの際に、研磨液の流出入や研磨屑の排出が容易になり、コンディショニングの速度と精度を高めることができる。
本発明に用いる合成樹脂に特に制限はなく、例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリキノキサリン樹脂、ポリキノリン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどの熱可塑性樹脂、さらに、これらの熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合樹脂などを挙げることができる。これらの中で、フェノール樹脂を特に好適に用いることができる。
本発明に用いる砥粒に特に制限はなく、例えば、ダイヤモンド砥粒、CBN砥粒などを挙げることができる。これらの中で、ダイヤモンド砥粒を好適に用いることができる。ダイヤモンド砥粒の粒度は#35〜#200であることが好ましく、#50〜#120であることがより好ましい。ダイヤモンド砥粒の粒度が#35を超えて粗くなると、天然ダイヤモンドが必要となってきわめて高価になる。ダイヤモンド砥粒の粒度が#200を超えて細かくなると、砥粒の十分な突出量を確保することが困難になるとともに、コンディショニング時間が長くなるおそれがある。
本発明においては、砥粒として角柱状ダイヤモンドを用いることもできる。使用する角柱状ダイヤモンドは、断面が1辺の長さ0.1〜1.5mmの方形であり、長さが1〜10mmであることが好ましい。角柱状ダイヤモンドとしては、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドのいずれをも用いることができる。多結晶ダイヤモンドとしては、例えば、CVDダイヤモンドの厚膜を切り出した多結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド焼結体などを挙げることができる。角柱状の単結晶ダイヤモンドとして、市販されているデビアス社製モノドレス、住友電気工業(株)製スミクリスタルなどを使用することができる。あるいは、天然ダイヤモンド原石から角柱状に切り出したものを使用することができる。砥粒として角柱状ダイヤモンドを用いることにより、砥粒の保持力が向上して脱落を確実に防止することができ、断面積の変化がないので性能を安定させることができる。また、単結晶ダイヤモンドを用いた場合には、結晶方位をそろえて寿命を安定化することができる。
【0006】
本発明のCMPコンディショナは、基板を形成する合成樹脂中に、非金属材料が含有されることが好ましい。含有させる非金属材料に特に制限はなく、例えば、ガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維などの繊維材料、セラミック粉、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、マイカ、ガラスパウダーなどの粉末状材料などを挙げることができる。合成樹脂中に非金属材料を含有させることにより、金属の溶出によるウェーハの汚染のおそれを生ずることなく、基板の強度、剛性、耐熱性などを向上することができる。
本発明のCMPコンディショナの製造方法は、母型の表面に設けた穴に砥粒を嵌装し、母型に合成樹脂を充填し、押圧しつつ加熱して合成樹脂を基板の形状に成形するとともに、基板に砥粒を固着させるものである。図2(a)は、本発明方法に用いる母型の一態様の平面図であり、図2(b)はその斜視図である。本態様の母型においては、環状部の6分割された砥粒層キャビティ4の底に、砥粒を嵌装するための穴5が設けられている。穴の深さは、砥粒の粒径の10〜50%であることが好ましく、15〜35%であることがより好ましい。本発明のCMPコンディショナの砥粒の突出量は、穴の深さとほぼ等しくなるので、穴の深さを一定にすることにより、CMPコンディショナの砥粒の突出量をそろえることができる。本発明方法において、母型の材質に特に制限はなく、例えば、黒鉛型、金型などを用いることができる。
【0007】
図3は、本発明のCMPコンディショナの製造方法の一態様の説明図である。本図は、母型の表面に設けられた4個の穴を通る中心軸に平行な面で切断した部分断面図である。図3(a)に示すように、母型6の表面に設けられた穴5に砥粒7を嵌装する。必要に応じて、接着剤を用いて砥粒を母型に仮接着することができる。使用する接着剤は、合成樹脂の成形条件において劣化し、合成樹脂を基板の形状に成形したのち、得られたCMPコンディショナを母型から容易に外すことができるものであることが好ましい。本発明方法においては、母型の表面に設けられた穴に砥粒を嵌装したのち、母型に合成樹脂を充填する。図3(b)に示す態様においては、円筒形の外型8を嵌合することにより形成された空間に、合成樹脂9を充填し、押しパンチ10を用いて押圧する。押圧しつつ加熱することにより、合成樹脂を基板の形状に成形し、図3(c)に示すように合成樹脂により形成された基板1に砥粒7を固着する。母型を取り外すことにより、本発明の基板が合成樹脂により形成され、砥粒が基板を形成する合成樹脂により基板に固着されてなるCMPコンディショナを得ることができる。
【0008】
図4は、本発明のCMPコンディショナの製造方法の他の態様の説明図である。本態様においては、砥粒として角柱状ダイヤモンドを使用する。本図は、母型の表面に設けられた4個の穴を通る中心軸に平行な面で切断した部分断面図である。図4(a)に示すように、母型6の表面に設けられた断面が円形の穴5に角柱状ダイヤモンド11を嵌装する。本発明方法においては、母型の表面に設けられた穴に角柱状ダイヤモンドを嵌装したのち、母型に合成樹脂を充填する。図4(b)に示す態様においては、円筒形の外型8を嵌合することにより形成された空間に、合成樹脂9を充填し、押しパンチ10を用いて押圧する。押圧しつつ加熱することにより、合成樹脂を基板の形状に成形し、図4(c)に示すように合成樹脂により形成された基板1に角柱状ダイヤモンド11を固着する。母型を取り外すことにより、本発明の基板が合成樹脂により形成され、角柱状ダイヤモンドの砥粒が基板を形成する合成樹脂により基板に固着されてなるCMPコンディショナを得ることができる。
本発明方法においては、母型に充填する合成樹脂に、非金属材料を添加して混合し、合成樹脂中に非金属材料が含有されるCMPコンディショナを得ることができる。
本発明のCMPコンディショナは、基板が合成樹脂により形成され、金属からなる部分を有しないので、金属の溶出によるウェーハの汚染を生ずるおそれが全くない。また、砥粒が基板を形成する合成樹脂により基板に固着されているので、接着剤を用いる砥粒の固定と異なり、砥粒が脱落するおそれがない。本発明方法によれば、従来の砥粒層面に樹脂コーティングを施す方法に比べて、はるかに簡単にCMPコンディショナを製造し、製造コストを抑えることができる。
【0009】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例1
図2に示す形状の黒鉛型を用いて、CMPコンディショナを製造した。
黒鉛型は直径100mmであり、外周近縁部に幅10mmの環状で6分割された砥粒層キャビティを有し、分割されたそれぞれの砥粒層キャビティには、ダイヤモンド砥粒を嵌装するための穴が27個ずつ設けられている。
粒度#60のダイヤモンド砥粒を穴に嵌装し、接着剤[セメダイン(株)、工業用セメダイン110]を用いて仮接着した。黒鉛型に、内径100mm、外径140mm、高さ30mmの円筒形の黒鉛製の外型を嵌合し、100℃に予熱した。この母型にフェノール樹脂70gを充填し、上部から押しパンチで100kg/cm2の圧力をかけ、170℃に昇温して10分間加熱し、フェノール樹脂を硬化させた。
室温まで徐冷したのち、押しパンチ、外型及び黒鉛型を取り外し、CMPコンディショナを得た。
実施例2
図2に示す形状の黒鉛型を用いて、CMPコンディショナを製造した。
黒鉛型は直径100mmであり、外周近縁部に幅10mmの環状で6分割された砥粒層キャビティを有し、分割されたそれぞれの砥粒層キャビティには、角柱状ダイヤモンドを嵌装するための穴が27個ずつ設けられている。角柱状ダイヤモンドを嵌装するための穴は、断面が直径0.6mmの円形であり、深さは0.2mmである。
断面が1辺の長さ0.4mmの正方形、長さが2mmの角柱状ダイヤモンドを穴に嵌装した。次いで、黒鉛型に、内径100mm、外径140mm、高さ30mmの円筒形の黒鉛製の外型を嵌合し、100℃に予熱した。この母型にフェノール樹脂70gを充填し、上部から押しパンチで100kg/cm2の圧力をかけ、170℃に昇温して10分間加熱し、フェノール樹脂を硬化させた。
室温まで徐冷したのち、押しパンチ、外型及び黒鉛型を取り外し、角柱状ダイヤモンドの突き出し量0.2mmのCMPコンディショナを得た。
【0010】
【発明の効果】
本発明のCMPコンディショナは、基板が合成樹脂により形成され、金属部分を有しないので、研磨パッドのコンディショニングに用いたとき、金属が溶出してウェーハを汚染するおそれがない。また、砥粒が基板を形成する合成樹脂により基板に固着されているので、接着剤を用いる砥粒の固定と異なり、砥粒が脱落するおそれがない。本発明の製造方法によれば、基板が合成樹脂により形成されてなるCMPコンディショナを、簡単な工程により容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のCMPコンディショナの一態様の平面図及び斜視図である。
【図2】図2は、本発明方法に用いる母型の一態様の平面図及び斜視図である。
【図3】図3は、本発明のCMPコンディショナの製造方法の一態様の説明図である。
【図4】図4は、本発明のCMPコンディショナの製造方法の他の態様の説明図である。
【符号の説明】
1 基板
2 砥粒層
3 溝
4 砥粒層キャビティ
5 穴
6 母型
7 砥粒
8 外型
9 合成樹脂
10 押しパンチ
11 角柱状ダイヤモンド
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CMP conditioner and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention can easily adjust the protruding amount of abrasive grains, and contaminates the polishing pad with metal during conditioning of a polishing pad for chemical mechanical polishing such as an interlayer insulating film of a semiconductor device or a metal wiring. The present invention relates to a CMP conditioner and a method for manufacturing the CMP conditioner that do not cause a risk of damaging the wafer surface due to falling off of abrasive grains.
[0002]
[Prior art]
Multilayer interconnects are becoming increasingly important for high integration and high speed of VLSI, and there is a demand for further advancement in the flattening process of interlayer insulating films and metal interconnects that form the core of this technology. In general, in a wafer processing apparatus for polishing the surface of a semiconductor wafer, a polishing pad is attached to a disk-shaped surface plate, one or more wafers are placed on the upper surface of the surface plate, and these wafers are placed on the polishing pad. Chemical mechanical polishing (CMP) is performed by chemical and mechanical action of an interface by supplying a polishing liquid containing fine abrasive particles between a polishing pad and a wafer while forcibly rotating by a carrier.
As the polishing pad, a velor type pad in which a polyester nonwoven fabric is impregnated with polyurethane resin, a suede type pad in which a polyester nonwoven fabric is used as a base material and a foamed polyurethane layer is formed thereon, or a foamed polyurethane pad having closed cells is used. ing. Also, as the abrasive particles, ferrite powder, alumina powder, barium carbonate, colloidal silica, cerium oxide, etc. are used, and as the polishing liquid, potassium hydroxide solution, dilute hydrochloric acid, dilute nitric acid, hydrogen peroxide solution, iron nitrate solution etc. are used. used. While such wafer polishing is repeated, chips or abrasive particles of the work material enter the fine holes of the polishing pad, causing clogging, or the surface of the polishing pad due to the chemical reaction heat between the abrasive particles and the wafer. Becomes a mirror surface, and the polishing rate decreases. For this reason, it is necessary to condition the polishing pad constantly or periodically.
However, in the conditioner with the abrasive grains fixed by the conventional electrodeposition method, the abrasive grains are not completely one layer, and there are always abrasive grains sandwiched between the abrasive grains, which fall off and are polished. There was a problem of remaining on the pad and damaging the wafer surface. In conditioners with metal grains fixed by metal bonds, copper and the like are eluted by highly reactive polishing liquids, and nickel and the like remain in the polishing pad. However, since it adheres on the wafer which is a workpiece, the cleaning process of the wafer after chemical mechanical polishing is very troublesome. Furthermore, in both the electrodeposition type and the metal bond type, it is very difficult to adjust the protruding amount of diamond abrasive grains, and there is a problem that it takes a long processing time to set the protruding amount of diamond abrasive grains to a desired value. .
Various methods have been taken to prevent the abrasive grains from falling from the conditioner and the elution of metal. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-225825, an abrasive layer is formed by temporarily fixing a single abrasive grain on the inner surface of an inversion type by electrodeposition, and embedding and fixing the temporarily fixed abrasive with metal or resin. In addition, a conditioner that is manufactured by joining a base metal to the abrasive layer and removing the reversal mold, where the most protruding parts of the abrasive grains are all on the same plane, has been proposed. ing. In Japanese Patent Laid-Open No. 10-15819, a single layer of abrasive grains is temporarily fixed to a base metal by plating, the floating stones of the temporarily fixed abrasive grains are removed with a grinding stone, and plating is performed until the abrasive grains are embedded. There has been proposed a conditioner in which the most protruding portion is exposed so that the protruding amount of the abrasive grains is 5 to 30% of the average particle diameter by performing the quarrying process, and there is no fear of dropping off the abrasive grains. Japanese Patent Laid-Open No. 10-249708 discloses a method in which an abrasive grain is fixed to a base metal from a brazing material to form an abrasive grain layer, and then the abrasive grain layer is covered with a synthetic resin layer so that no metal is exposed on the surface. In addition, there has been proposed a conditioner that does not cause the abrasive grains to fall off and the metal to elute. Furthermore, JP-A-11-33911 discloses that an abrasive grain is fixed to a base metal by plating to form an abrasive grain layer, and the abrasive grain layer is covered with a synthetic resin layer, and then the surface portion of the synthetic resin layer is removed. Then, a conditioner has been proposed in which the tip of the abrasive grains protrudes from the synthetic resin layer and the plated metal is not exposed by being covered with the synthetic resin layer, and there is no risk of abrasive grains falling off and metal elution. . However, all of these conditioners are inevitably costly due to the long manufacturing process, and even if they are covered with a synthetic resin layer, as long as a metal material is used, the conditioner is completely free from metal elution. Anxiety could not be wiped out.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-323255 discloses a polishing base polishing grit machine for a chemical machine polisher device in which grit is not peeled off from a base, and a flat base made of resin and polishing evenly distributed on the base There has been proposed an abrasive grit machine comprising an adhesive grit and an adhesive having resistance to a chemical abrasive that adheres the grit to a base. This polishing grit machine has no metal as a constituent material, so there is no risk of metal elution, but since the grit is bonded to the base using an adhesive, the grit may fall off during polishing. . For this reason, there has been a demand for a CMP conditioner that can be easily and easily manufactured without the risk of abrasive grains falling off and metal elution.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention can easily adjust the protruding amount of abrasive grains, and there is no risk of contamination of the polishing pad with metal when conditioning a polishing pad for chemical mechanical polishing such as an interlayer insulating film of a semiconductor device, metal wiring, etc. An object of the present invention is to provide a CMP conditioner and a method for manufacturing the CMP conditioner which does not damage the wafer surface due to falling off of abrasive grains.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that the CMP conditioner in which the substrate is formed of a synthetic resin has no risk of metal elution and is provided on the surface of the mother die. The CMP conditioner can be easily manufactured by fitting abrasive grains into the holes, filling the matrix with synthetic resin and forming the shape of the substrate, and fixing the abrasive grains to the substrate. As a result, the present invention has been completed based on this finding.
That is, the present invention
(1) a substrate having an abrasive layer made of abrasive grains protruding from the abrasive layer plane on the surface, pressing heated with abrasive grain layer consisting of abrasive grains projecting having no synthetic resin composition part and abrasive made of metal a synthetic resin substrate formed by molding, thereby forming the shape of the substrate of CMP conditioner by pressing hot forming together with the abrasive grain layer consisting of abrasive grains projecting the synthetic resin composition, the molded synthetic resin abrasives A method of manufacturing a CMP conditioner, characterized in that it protrudes and adheres to the surface of the abrasive layer of the substrate,
(2) The process for producing a CMP conditioner according to item (1), wherein the synthetic resin composition contains a fibrous nonmetallic material or ceramic powder, calcium carbonate, kaolin, or mica powdered nonmetallic material. ,
(3) The method for producing a CMP conditioner according to item (1) or (2), wherein the abrasive grains are square columnar diamonds having a square cross section ; and
(4) A synthetic resin substrate formed by a synthetic resin composition in which a substrate having an abrasive layer on its surface does not have a metal portion, and the synthetic resin composition is molded into the shape of the substrate by heating and pressing. And a CMP conditioner manufacturing method in which abrasive grains are projected and fixed on the surface of a molded synthetic resin substrate, and the abrasive grains are fitted into holes of a certain depth provided on the surface of the mother die, and are cylindrical. The synthetic resin composition is filled into the space formed by fitting the outer mold of the mold to the mother mold and heated while being pressed using a push punch, thereby forming the synthetic resin composition into the shape of the substrate. The abrasive grains are fixed at a protrusion amount corresponding to the depth of the hole and fixed so that the protrusion amount of the abrasive grains is 10 to 50% of the grain size of the abrasive grains. ) To (3) Manufacturing method of the conditioner,
Is to provide.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the CMP conditioner of the present invention, the substrate is formed of a synthetic resin, and the abrasive grains are fixed to the substrate with a synthetic resin that forms the substrate. FIG. 1A is a plan view of an embodiment of the CMP conditioner of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view thereof. In the CMP conditioner of this aspect, the abrasive grain layer 2 is provided in the annular portion surrounded by two concentric circles at the peripheral edge of the substrate 1 formed of synthetic resin, and the abrasive layer of the annular portion is Six grooves 3 are provided by being divided into six in a discontinuous manner. By dividing the abrasive conditioner layer of the CMP conditioner in a discontinuous manner and providing grooves, it becomes easier for the polishing liquid to flow in and out of the polishing debris during conditioning of the polishing pad. Can be increased.
The synthetic resin used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include urea resins, melamine resins, phenol resins, epoxy resins, diallyl phthalate resins, polyester resins, polyimide resins and other thermosetting resins, polyimide resins, polyquinoxaline resins, and polyquinolines. Examples thereof include thermoplastic resins such as resins, polycarbonate resins, and polytetrafluoroethylene, and mixed resins of these thermosetting resins and thermoplastic resins. Among these, a phenol resin can be particularly preferably used.
There is no restriction | limiting in particular in the abrasive grain used for this invention, For example, a diamond abrasive grain, a CBN abrasive grain, etc. can be mentioned. Among these, diamond abrasive grains can be suitably used. The grain size of the diamond abrasive grains is preferably # 35 to # 200, and more preferably # 50 to # 120. When the grain size of the diamond abrasive grains becomes coarser than # 35, natural diamond is required and it becomes very expensive. When the grain size of the diamond abrasive grains becomes finer than # 200, it is difficult to ensure a sufficient amount of protrusion of the abrasive grains, and the conditioning time may be increased.
In the present invention, prismatic diamond can also be used as the abrasive. The prismatic diamond to be used has a square cross section with a side length of 0.1 to 1.5 mm, and preferably a length of 1 to 10 mm. As the prismatic diamond, either single crystal diamond or polycrystalline diamond can be used. Examples of the polycrystalline diamond include polycrystalline diamond obtained by cutting a thick film of CVD diamond, and a polycrystalline diamond sintered body. As the prismatic single crystal diamond, a commercially available monodress manufactured by De Beers, Sumicrystal manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., or the like can be used. Or what was cut out in the shape of a prism from natural diamond ore can be used. By using prismatic diamond as the abrasive grains, the holding power of the abrasive grains can be improved and the falling off can be reliably prevented, and the performance can be stabilized because there is no change in the cross-sectional area. In addition, when single crystal diamond is used, the lifetime can be stabilized by aligning the crystal orientation.
[0006]
In the CMP conditioner of the present invention, it is preferable that a non-metallic material is contained in the synthetic resin forming the substrate. There are no particular restrictions on the non-metallic material to be included, for example, fiber materials such as glass fiber, ceramic fiber, carbon fiber, aramid fiber, vinylon fiber, powder form such as ceramic powder, calcium carbonate, kaolin, talc, mica, glass powder, etc. Materials etc. can be mentioned. By including a non-metallic material in the synthetic resin, the strength, rigidity, heat resistance, etc. of the substrate can be improved without causing the possibility of contamination of the wafer due to metal elution.
In the manufacturing method of the CMP conditioner of the present invention, abrasive grains are fitted into holes provided on the surface of a mother die, the mother die is filled with synthetic resin, and heated while pressing to form the synthetic resin into the shape of the substrate. In addition, the abrasive grains are fixed to the substrate. FIG. 2 (a) is a plan view of one embodiment of a mother die used in the method of the present invention, and FIG. 2 (b) is a perspective view thereof. In the mother die of this aspect, a hole 5 for fitting abrasive grains is provided at the bottom of the abrasive grain layer cavity 4 divided into six in the annular portion. The depth of the hole is preferably 10 to 50% of the grain size of the abrasive grains, and more preferably 15 to 35%. Since the protrusion amount of the abrasive grains of the CMP conditioner of the present invention is substantially equal to the depth of the hole, the protrusion amount of the abrasive grains of the CMP conditioner can be made uniform by making the hole depth constant. In the method of the present invention, the material of the mother die is not particularly limited, and for example, a graphite die, a die or the like can be used.
[0007]
FIG. 3 is an explanatory view of one embodiment of a method for manufacturing a CMP conditioner according to the present invention. This figure is a partial cross-sectional view taken along a plane parallel to the central axis passing through four holes provided on the surface of the mother die. As shown in FIG. 3A, abrasive grains 7 are fitted into holes 5 provided on the surface of the mother die 6. If necessary, the abrasive can be temporarily bonded to the matrix using an adhesive. It is preferable that the adhesive to be used deteriorates under the molding conditions of the synthetic resin, and after the synthetic resin is molded into the shape of the substrate, the obtained CMP conditioner can be easily removed from the matrix. In the method of the present invention, abrasive grains are fitted into holes provided on the surface of the mother mold, and then the mother mold is filled with synthetic resin. In the embodiment shown in FIG. 3 (b), the space formed by fitting the cylindrical outer mold 8 is filled with the synthetic resin 9 and pressed using the push punch 10. By heating while pressing, the synthetic resin is formed into the shape of the substrate, and the abrasive grains 7 are fixed to the substrate 1 formed of the synthetic resin as shown in FIG. By removing the mother mold, it is possible to obtain a CMP conditioner in which the substrate of the present invention is formed of a synthetic resin and the abrasive grains are fixed to the substrate with the synthetic resin forming the substrate.
[0008]
FIG. 4 is an explanatory diagram of another embodiment of the CMP conditioner manufacturing method of the present invention. In this embodiment, prismatic diamond is used as the abrasive. This figure is a partial cross-sectional view taken along a plane parallel to the central axis passing through four holes provided on the surface of the mother die. As shown in FIG. 4A, a prismatic diamond 11 is fitted into a hole 5 having a circular cross section provided on the surface of the mother die 6. In the method of the present invention, a prismatic diamond is fitted into a hole provided on the surface of the matrix, and then the matrix is filled with a synthetic resin. In the embodiment shown in FIG. 4B, a synthetic resin 9 is filled in a space formed by fitting a cylindrical outer mold 8 and pressed using a push punch 10. By heating while pressing, the synthetic resin is formed into the shape of the substrate, and the prismatic diamond 11 is fixed to the substrate 1 formed of the synthetic resin as shown in FIG. By removing the mother mold, a CMP conditioner can be obtained in which the substrate of the present invention is formed of a synthetic resin, and prismatic diamond abrasive grains are fixed to the substrate by the synthetic resin forming the substrate.
In the method of the present invention, a CMP conditioner in which a nonmetallic material is contained in a synthetic resin can be obtained by adding and mixing a nonmetallic material to the synthetic resin filled in the matrix.
In the CMP conditioner of the present invention, since the substrate is formed of a synthetic resin and does not have a metal portion, there is no possibility of causing contamination of the wafer due to metal elution. Further, since the abrasive grains are fixed to the substrate by a synthetic resin that forms the substrate, unlike the fixing of the abrasive grains using an adhesive, there is no possibility that the abrasive grains fall off. According to the method of the present invention, the CMP conditioner can be manufactured much more easily and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional method of applying a resin coating to the abrasive grain layer surface.
[0009]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
A CMP conditioner was manufactured using a graphite mold having the shape shown in FIG.
The graphite mold has a diameter of 100 mm and has an annular abrasive grain layer cavity of 10 mm width at the outer peripheral edge, and diamond abrasive grains are fitted into each of the divided abrasive layer cavities. There are 27 holes each.
Diamond abrasive grains having a particle size of # 60 were fitted into the holes, and temporarily bonded using an adhesive [Cemedine Co., Ltd., Industrial Cemedine 110]. The graphite mold was fitted with a cylindrical graphite outer mold having an inner diameter of 100 mm, an outer diameter of 140 mm, and a height of 30 mm, and preheated to 100 ° C. The mother mold was filled with 70 g of a phenol resin, and a pressure of 100 kg / cm 2 was applied from above by a punch, and the temperature was raised to 170 ° C. and heated for 10 minutes to cure the phenol resin.
After slow cooling to room temperature, the push punch, outer mold and graphite mold were removed to obtain a CMP conditioner.
Example 2
A CMP conditioner was manufactured using a graphite mold having the shape shown in FIG.
The graphite mold has a diameter of 100 mm, and has an annular abrasive grain layer cavity of 10 mm width at the peripheral edge of the outer periphery, and a prismatic diamond is fitted in each of the divided abrasive grain layer cavities. There are 27 holes each. The hole for fitting the prismatic diamond is a circle having a diameter of 0.6 mm and a depth of 0.2 mm.
A square with a cross-section of 0.4 mm on a side and a prismatic diamond with a length of 2 mm was fitted into the hole. Next, a cylindrical graphite outer mold having an inner diameter of 100 mm, an outer diameter of 140 mm, and a height of 30 mm was fitted into the graphite mold, and preheated to 100 ° C. The mother mold was filled with 70 g of a phenol resin, and a pressure of 100 kg / cm 2 was applied from above by a punch, and the temperature was raised to 170 ° C. and heated for 10 minutes to cure the phenol resin.
After slow cooling to room temperature, the push punch, outer mold and graphite mold were removed to obtain a CMP conditioner with a prismatic diamond protrusion of 0.2 mm.
[0010]
【The invention's effect】
In the CMP conditioner of the present invention, the substrate is formed of a synthetic resin and does not have a metal portion. Therefore, when used for conditioning a polishing pad, there is no possibility that the metal will elute and contaminate the wafer. Further, since the abrasive grains are fixed to the substrate by a synthetic resin that forms the substrate, unlike the fixing of the abrasive grains using an adhesive, there is no possibility that the abrasive grains fall off. According to the manufacturing method of the present invention, a CMP conditioner having a substrate formed of a synthetic resin can be easily manufactured by a simple process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view and a perspective view of one embodiment of a CMP conditioner of the present invention.
FIG. 2 is a plan view and a perspective view of one embodiment of a mother die used in the method of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of one embodiment of a method for producing a CMP conditioner according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of another embodiment of the CMP conditioner manufacturing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Abrasive grain layer 3 Groove 4 Abrasive grain layer cavity 5 Hole 6 Master mold 7 Abrasive grain 8 Outer mold 9 Synthetic resin 10 Push punch 11 Square columnar diamond

Claims (4)

砥粒層面から突出した砥粒からなる砥粒層を表面に有する基板が、金属からなる部分及び砥粒を有しない合成樹脂組成物を突出した砥粒からなる砥粒層とともに押圧加熱成形されてなる合成樹脂基板であり、該合成樹脂組成物を突出した砥粒からなる砥粒層とともに押圧加熱成形することによりCMPコンディショナの基板の形状に成形するとともに、砥粒を成形合成樹脂基板の砥粒層の表面に突出させて固着させることを特徴とするCMPコンディショナの製造方法A substrate having an abrasive layer made of abrasive grains protruding from the abrasive layer plane on the surface, is pressed heated molded with abrasive grain layer consisting of abrasive grains projecting having no synthetic resin composition part and abrasive made of metal made of synthetic resin is a substrate, the synthetic resin composition abrasive grain layer with consisting of abrasive grains projecting with molded into the shape of the substrate of CMP conditioner by molding press heated, abrasive of the molded synthetic resin substrate abrasives A method of manufacturing a CMP conditioner, characterized by protruding and adhering to the surface of a grain layer. 合成樹脂組成物中に、繊維状の非金属材料又はセラミック粉、炭酸カルシウム、カオリン若しくはマイカの粉末状の非金属材料が含有される請求項1記載のCMPコンディショナの製造方法The method for producing a CMP conditioner according to claim 1 , wherein the synthetic resin composition contains a fibrous nonmetallic material or ceramic powder, calcium carbonate, kaolin or mica powdered nonmetallic material. 砥粒が断面が方形の角柱状のダイヤモンドである請求項1又は2記載のCMPコンディショナの製造方法The method for producing a CMP conditioner according to claim 1 or 2, wherein the abrasive grains are diamonds having a square columnar cross section . 砥粒層を表面に有する基板が金属からなる部分を有しない合成樹脂組成物によって成形されてなる合成樹脂基板であり、該合成樹脂組成物が前記基板の形状に加熱押圧によって成形するとともに砥粒を成形合成樹脂基板の表面に突出させて固着させるCMPコンディショナの製造方法であって、母型の表面に設けられた一定の深さの穴に砥粒を嵌装し、円筒形の外型を母型に嵌合することにより形成された空間に合成樹脂組成物を充填し、押しパンチを用いて押圧しつつ加熱することにより、合成樹脂組成物を基板の形状に成形するとともに、砥粒を穴の深さに相当する突出量に突出させて固着させることによって、砥粒の突出量を砥粒の粒径の10〜50%にして固定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のCMPコンディショナの製造方法。A substrate having an abrasive layer on the surface is a synthetic resin substrate formed by a synthetic resin composition having no metal portion, and the synthetic resin composition is molded into the shape of the substrate by heating and pressing and abrasive grains Is a method of manufacturing a CMP conditioner that protrudes and adheres to the surface of a molded synthetic resin substrate, in which abrasive grains are fitted into holes of a certain depth provided on the surface of a mother die, and a cylindrical outer mold The synthetic resin composition is filled into the space formed by fitting the mold to the matrix and heated while pressing with a press punch, thereby forming the synthetic resin composition into the shape of the substrate and abrasive grains. The protruding amount of abrasive grains is fixed to 10 to 50% of the grain size of the abrasive grains by fixing the protruding amount to a protruding amount corresponding to the depth of the hole, and fixing. Any of the CMP conditions Manufacturing method of Na.
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