JP6014835B2 - Ｃｍｐパッドコンディショナおよび当該ｃｍｐパッドコンディショナの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＣＭＰパッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰパッドコンディショナおよび当該ＣＭＰパッドコンディショナの製造方法に関するものである。
近年、半導体産業の進展と共に、金属、半導体、セラミックスなどの表面を高精度に仕上げる加工技術の必要性が高まっており、特に、半導体ウエハー（以下、単にウエハーと称する）では、その集積度の向上と共にナノメーターオーダーの表面仕上げが要求されている。
このような高精度の表面仕上げに対応するために、シリコンインゴットから切り出したウエハーの表面を化学的かつ機械的に研磨するＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）が用いられている。
ＣＭＰとは、微粒子シリカなどによる機械研磨の作用がある遊離砥粒と、シリコンウエハーなどの被研磨物を化学的に溶解する作用がある酸或いはアルカリ溶液とを用いた複合的なメカノ・ケミカル研磨法である。例えば、シリコンウエハーの研磨に際しては、遊離砥粒と酸或いはアルカリ溶液とを混合したスラリ溶液を研磨パッド（以下、ＣＭＰパッドと称する）に供給して、シリコンウエハー表面を研磨する。このスラリ溶液には、過酸化水素や過硫酸アンモニウムなどの酸化剤が添加されるほか、金属配線ウエハーでは金属イオンを安定化させるための有機錯化剤や過渡エッチングを抑制する腐食抑制剤、或いは溶液の表面張力を下げる界面活性剤などが適量添加されている。
ここで、ＣＭＰパッドは、研磨時間が経過していくにつれて目詰まりや圧縮変形が生じて、研磨面の平坦性が失われる。研磨面の平坦性が失われた場合、ウエハーの研磨速度の低下や、ウエハーの表面が不均一になるなどの好ましくない現象が生じる。
そのため、ＣＭＰパッドの研磨面の状態を一定に保つために、ＣＭＰパッドに対して砥削加工を施すためのＣＭＰパッドコンディショナが用いられている。このＣＭＰパッドコンディショナは、通常、ニッケル或いはニッケル基合金などの金属固定層によって、ステンレスなどの台座の所定的位置にダイヤモンドなどの砥粒が電着されたものが用いられる。
ところが、ＣＭＰパッドコンディショナでＣＭＰパッドを砥削加工していくと、砥粒の摩耗、ＣＭＰパッドコンディショナ表面の摩耗、金属固定層の溶解、それに伴う砥粒の脱落などの問題が生じる。また、脱落した砥粒がＣＭＰパッド表面に付着したままＣＭＰを行うと、ウエハーの表面にスクラッチ痕が発生する。さらに、金属固定層に含まれる溶解したニッケルなどの金属イオンがＣＭＰパッドへ付着すると、ウエハーのシリコン面などに汚染を引き起こす。そのため、このような問題の発生を予防するために、ＣＭＰパッドコンディショナについては、砥削寿命の前であっても定期的な交換を行っていた。
金属固定層が溶解する主な要因は、ＣＭＰにおいて用いられるスラリ溶液が、ＣＭＰパッドコンディショナ表面に付着することにある。なぜなら、ＣＭＰパッドを介してＣＭＰパッドコンディショナ表面に付着したスラリ溶液中の腐食成分（酸、アルカリ、酸化剤、有機錯化剤など）の作用によって金属固定層が溶解することで、砥粒の脱落などが生じるためである。
そこで、金属固定層が溶解することを防止する方法として、ＣＭＰパッドコンディショナの金属固定層がスラリ溶液に接触することを抑制する技術が提案されている。具体的には、耐薬品性に優れたＮｉ−Ｗ合金めっきなどでＣＭＰパッドコンディショナを被覆する方法（特許文献１）、ＰＶＤやＣＶＤ法によってＳｉＣ膜でＣＭＰパッドコンディショナを被覆する方法（特許文献２）、Ａｕ或いはＲｈなどのめっきでＣＭＰパッドコンディショナを被覆する方法（特許文献３）、環状パーフルオロエーテル構造を有するフッ素樹脂でＣＭＰパッドコンディショナを被覆する方法（特許文献４）、二フッ化樹脂或いは三フッ化樹脂でＣＭＰパッドコンディショナを被覆する方法（特許文献５）、ゾルゲルやエアロゾルによって酸化物でＣＭＰパッドコンディショナを被覆する方法（特許文献６、特許文献７）などが提案されている。
森河 務、江口晴一郎、「シュウ酸浴からのクロムめっきの硬さ」、金属表面技術、Vol.37,NO.7，p.341-345,1986
森河 務、横井昌幸、江口清一郎、福本幸男，「硫酸クロム（ＩＩＩ）−シュウ酸アンモニウム浴からの非晶質Ｃｒ−Ｃ合金めっき」，表面技術，Vol.42，No.1,p.100-104,1991
S. Hoshino, H.A. Laitinen, G.B. Hoflund; J. Electrochem. Soc., 133, 681(1986)
しかしながら、例えば、特許文献１に開示されたＮｉ−Ｗ合金めっきによる被覆方法では、金属固定層の腐食速度を多少遅れさせることはできるが、Ｎｉ−Ｗめっき合金がスラリ溶液に溶解するため、十分な腐食防止効果が得られないという課題がある。
また、特許文献２に開示されたＰＶＤやＣＶＤ法を用いたＳｉＣ膜による被覆方法では、ドライコーティング法により処理コストが増大すると共に、被覆膜が形成されない部分が生じ易く当該部分の金属固定層が腐食するという課題がある。
また、特許文献３に開示されたＡｕ或いはＲｈなどによる被覆方法では、金、ロジウムなどの高価な金属が必要であり、ＣＭＰパッドコンディショナの製造コストが増大する。さらに、金属固定層を構成するニッケルとの腐食の電位差が大きいため、被覆層のピンホールを介して浸入したスラリ溶液による金属固定層の溶解が加速するという課題がある。
また、特許文献４〜７に開示されたフッ素樹脂やゾルゲルなどによる酸化物を用いた被覆方法では、被覆層と金属固定層との密着性が十分ではなく、ＣＭＰパッドの砥削加工時に被覆層の脱落が生じる。さらに、被覆層に生じたピンホールを介して侵入したスラリ溶液より金属固定層が溶解するという課題がある。
このように、これらの技術では金属固定層の溶解を効果的に防止することができないため、種々のスラリ溶液に対する優れた耐食性を有するＣＭＰパッドコンディショナの開発が望まれている。
さらに、ＣＭＰパッドコンディショナの寿命を延ばすには、上述したスラリ液による金属固定層の溶解を抑えるだけでなく、ＣＭＰパッドコンディショナ表面の耐摩耗性および砥粒の保持力などを向上させることが望まれる。
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、種々のスラリ溶液に対する耐食性、耐摩耗性および砥粒の保持力を向上させたＣＭＰパッドコンディショナおよび当該ＣＭＰパッドコンディショナの製造方法を実現することにある。
本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、上記の課題を解決するために、基材表面に形成された金属固定層により保持された複数の砥粒を備え、当該砥粒により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナであって、前記金属固定層は、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層により被覆されていることを特徴とする。
本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナの製造方法は、上記の課題を解決するために、基材表面に形成された金属固定層により保持された複数の砥粒を備え、当該砥粒により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナの製造方法であって、前記金属固定層を、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層により被覆する被覆ステップを含むことを特徴とする。
上記の構成では、複数の砥粒を保持した金属固定層が、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層によって被覆されている。なお、本発明における被覆には、非晶質クロムめっき層を金属固定層上に直接形成する直接的被覆と、非晶質クロムめっき層を金属固定層上に他の異なる層を介して形成する間接的被覆との双方が含まれる。
非晶質クロムの化学的な性質は、酸性、酸化性、アルカリ性溶液などに対して優れた耐食性を有しており、この非晶質クロムで形成した非晶質クロムめっき層は、ＣＭＰで用いられる種々のスラリ溶液に対して優れた耐食性を有する。そのため、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層によって金属固定層を被覆することにより、金属固定層をスラリ溶液から保護して、金属固定層が溶解することを効果的に防止することができる。
また、通常のクロムめっき層では、ポーラス膜で厚さが約０．５μｍ以上になると、クロムめっき層に残留する電着応力によりクロムめっき層が破断してクラックが発生してしまう。そのため、通常のクロムめっき層では、このクラックの発生により金属固定層の腐食を十分に防止することは困難である。
これに対して、非晶質クロムめっき層は電着応力が小さいため、非晶質クロムめっき層の厚さが約０．５μｍを超えた場合であっても、クラックの発生を抑制することが可能となる。また、非晶質クロムめっき層は、表面における不動態化現象を引き起こし易く、通常のクロムめっき層に比べてスラリ溶液に対する耐食性が著しく優れているので、金属固定層の腐食を効果的に防止することができる。
さらに、非晶質クロムめっき層のビッカース硬度は、通常、ＨＶ８００〜１１００程度であり、ニッケルなどで構成される金属固定層の硬度（ＨＶ２００〜３００程度）よりも高い。そのため、非晶質クロムめっき層により金属固定層を被覆することにより、ＣＭＰパッドコンディショナの耐摩耗性および砥粒の保持力を向上させることができる。
従って、上記の構成によれば、種々のスラリ溶液に対する耐食性、耐摩耗性および砥粒の保持力を向上させたＣＭＰパッドコンディショナおよび当該ＣＭＰパッドコンディショナの製造方法を実現するこができる。
以上のように、本発明者らは、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層によって金属固定層を被覆することにより、ＣＭＰパッドコンディショナの種々のスラリ溶液に対する耐食性、耐摩耗性および砥粒の保持力が著しく向上することを見出し、本発明に至った。このような技術思想は、これまで開示されていない。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナでは、前記非晶質クロムめっき層は、部分的に結晶化されており、且つ、ビッカース硬度がＨＶ１１００以上、ＨＶ１８００以下であることが好ましい。
上述したように、非晶質クロムめっき層のビッカース硬度は、ＨＶ８００〜１１００程度であるが、非晶質クロムめっき層を部分的に結晶化することで、ビッカース硬度をＨＶ１１００以上、ＨＶ１８００以下まで高めることができる。
従って、上記の構成によれば、ＣＭＰパッドコンディショナの耐摩耗性および砥粒の保持力をさらに向上させることができる。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナでは、前記非晶質クロムめっき層の表面に酸化膜が形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、非晶質クロムめっき層の表面に酸化膜が形成されているため、スラリ溶液に対するＣＭＰパッドコンディショナの耐食性をさらに向上させることができる。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナの製造方法では、前記被覆ステップにおいて、前記非晶質クロムめっき層を、２００℃以上、３００℃以下、または５００℃以上、６００℃以下の温度範囲で熱処理することが好ましい。
非晶質クロムめっき層を、２００℃以上、３００℃以下、または５００℃以上、６００℃以下の温度範囲で熱処理することで、非晶質クロムめっき層における結晶化反応を促進することができる。
そのため、被覆ステップにおいて、非晶質クロムめっき層を、２００℃以上、３００℃以下、または５００℃以上、６００℃以下の温度範囲で熱処理することにより、非晶質クロムめっき層を効率的に結晶化することができる。
従って、上記の方法によれば、非晶質クロムめっき層の一部を効率的に結晶化して、ＣＭＰパッドコンディショナの耐摩耗性および砥粒の保持力をさらに向上させることができる。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナの製造方法では、前記熱処理を大気中で行うことが好ましい。
上記の方法では、熱処理を大気中で行うことにより、非晶質クロムめっき層の結晶化と同時に、非晶質クロムめっき層の表面に酸化膜を形成することができる。
従って、上記の構成によれば、スラリ溶液に対するＣＭＰパッドコンディショナの耐食性をさらに向上させることができる。
以上のように、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、基材表面に形成された金属固定層により保持された複数の砥粒を備え、当該砥粒により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナであって、前記金属固定層は、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層により被覆されている。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナの製造方法は、基材表面に形成された金属固定層により保持された複数の砥粒を備え、当該砥粒により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナの製造方法であって、前記金属固定層を、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層によって被覆する被覆ステップを含んでいる。
それゆえ、本発明によれば、種々のスラリ溶液に対する耐食性、耐摩耗性および砥粒の保持力を向上させたＣＭＰパッドコンディショナおよび当該ＣＭＰパッドコンディショナの製造方法を実現することができるという効果を奏する。
本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナの実施の一形態について、図１〜３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
〔ＣＭＰパッドコンディショナ１の構成〕
まず、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１の構成について、図１および図２を参照して説明する。
まず、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１の構成について、図１および図２を参照して説明する。
図１（ａ）は、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示されるＣＭＰパッドコンディショナ１の断面を示す模式図である。
図１（ａ）（ｂ）に示されるように、ＣＭＰパッドコンディショナ１は、円形の台座（基材）２を備え、この台座２の表面には、複数の砥削部３が設けられている。
台座２は、金属などからなる円板状の部材である。本実施形態では、台座２は、ステンレスから構成されており、直径が１０５ｍｍ、厚さが５ｍｍのである。この台座２の表面には、同心円状に複数の砥削部３が設けられている。
砥削部３は、台座２の表面の一部が突出した部分であり、各砥削部３には複数の砥粒４（図２参照）がそれぞれ固着されている。
本実施形態では、砥削部３は、円柱状の砥削部３ａと環状の砥削部３ｂとを含んでいる。円柱状の砥削部３ａは、台座２の表面に３つの同心円を形成するように３列に並んで複数設けられており、さらにその外側に、環状の砥削部３ｂが台座２の外周側に沿って設けられている。
図２は、図１（ｂ）に示されるＣＭＰパッドコンディショナ１の破線囲み部分を示す拡大図である。図２に示されるように、砥削部３の上面には複数の砥粒４がそれぞれ固着されている。
砥粒４は、ＣＭＰパッドの表面を砥削加工するためのものであり、例えば、ダイヤモンド、cＢＮ、アルミナＡｌ２Ｏ３、炭化珪素ＳｉＯ２などを用いることができる。砥粒４は、後述するように、ニッケルめっき層（金属固定層）１１により砥削部３の上面に電着固定されている。
なお、台座２の表面に設けられた砥削部３の位置、大きさ、形状などは、必要に応じて適宜変更可能である。また、台座２の表面に砥削部３を設けずに、平坦な台座２の表面に砥粒４を直接固着させてもよい。
〔ＣＭＰパッドコンディショナ１の層構造〕
次に、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１の層構造について、図３を参照して説明する。なお、以下では、砥削部３ａにおける層構造を例にして、ＣＭＰパッドコンディショナ１の層構造を説明する。
次に、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１の層構造について、図３を参照して説明する。なお、以下では、砥削部３ａにおける層構造を例にして、ＣＭＰパッドコンディショナ１の層構造を説明する。
図３は、図２に示される砥削部３ａを示す拡大図である。図３に示されるように、砥削部３ａの上面には、ニッケルめっき層１１と、非晶質クロムめっき層１２とがこの順番で積層されている。
ニッケルめっき層１１は、砥粒４を保持するためのものであり、電気ニッケルめっき法などによって、砥削部３ａを含む台座２の表面に亘って形成されている。さらに、砥削部３ａ・３ｂのニッケルめっき層１１には、複数の砥粒４が埋め込まれている。本実施形態では、各砥粒４は、その粒径の５５％以上、８０％以下程度の部分が埋め込まれた状態でＮｉめっき層１１により保持されている。
ここで、従来のＣＭＰパッドコンディショナでは、ＣＭＰで用いられるスラリ溶液がこのニッケルめっき層１１に付着し、付着したスラリ溶液中の腐食成分（酸、アルカリ、酸化剤、有機錯化剤など）の作用によりニッケルめっき層１１が溶解することで、砥粒の脱落などが生じていた。
そこで、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１では、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層１２によってニッケルめっき層１１を被覆することで、ニッケルめっき層１１を保護している。
非晶質クロムの化学的な性質は、酸性、酸化性、アルカリ性溶液などに対して優れた耐食性を有しており、この非晶質クロムで形成した非晶質クロムめっき層１２は、ＣＭＰで用いられる種々のスラリ溶液に対して優れた耐食性を有する。そのため、非晶質クロムめっき層１２によってニッケルめっき層１１を被覆することにより、ニッケルめっき層１１がスラリ溶液によって溶解することを効果的に防止することができる。
また、通常のクロムめっき層では、ポーラス膜で厚さが約０．５μｍ以上になると、クロムめっき層に残留する電着応力によりクロムめっき層が破断してクラックが発生してしまう。そのため、通常のクロムめっき層では、このクラックの発生により金属固定層の腐食を十分に防止することは困難である。
これに対して、非晶質クロムめっき層１２は電着応力が小さいため、非晶質クロムめっき層１２の厚さが約０．５μｍを超えた場合であってもクラックの発生を抑制することが可能となる。また、非晶質クロムめっき層１２は、表面における不動態化現象を引き起こし易く、通常のクロムめっき層に比べてスラリ溶液に対する耐食性が著しく優れているので、ニッケルめっき層１１の腐食を効果的に防止することができる。
さらに、非晶質クロムめっき層１２のビッカース硬度は、ＨＶ８００〜１１００程度であり、ニッケルで形成されるニッケルめっき層１１の硬度（ＨＶ２００〜３００程度）よりも高い。そのため、台座２の表面に形成されているニッケルめっき層１１を非晶質クロムめっき層１２により被覆することにより、ＣＭＰパッドコンディショナ１の耐摩耗性および砥粒の保持力を向上させることができる。
〔ＣＭＰパッドコンディショナ１の製造方法〕
次に、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１の製造方法について説明する。なお、ＣＭＰパッドコンディショナ１の製造方法のうち、台座２の表面にニッケルめっき層１１を形成して、砥削部３ａ・３ｂに砥粒４を電着するまでの工程は、従来と同様であるため、以下では、非晶質クロムめっき層１２によってニッケルめっき層１１を被覆する工程（以下、被覆ステップと称する）について説明する。
次に、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１の製造方法について説明する。なお、ＣＭＰパッドコンディショナ１の製造方法のうち、台座２の表面にニッケルめっき層１１を形成して、砥削部３ａ・３ｂに砥粒４を電着するまでの工程は、従来と同様であるため、以下では、非晶質クロムめっき層１２によってニッケルめっき層１１を被覆する工程（以下、被覆ステップと称する）について説明する。
非晶質クロムめっき層１２は、例えば、炭素が共析されたＣｒ-Ｃ合金などを用いて形成することができる。具体的には、炭素（Ｃ）を０．１ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下に共析したシュウ酸浴からのＣｒ−Ｃ合金などを用いることができる。このように、Ｃｒ−Ｃ合金を用いて非晶質クロムめっき層１２を形成することにより、酸に対する耐食性をさらに向上させることができる。
また、非晶質クロムめっき層１２の耐食性や平滑性を向上させることを目的として、リン（Ｐ）や硫黄（Ｓ）などの合金成分をＣｒ-Ｃ合金に含有させて、非晶質クロムめっき層１２を形成してもよい。
この非晶質クロムめっき層１２をニッケルめっき層１１上に形成する方法としては、例えば、非特許文献１〜３などに開示されためっき方法などを適用することができる。
形成する非晶質クロムめっき層１２の厚さは、スラリ溶液に対する耐食性を確保すると共に、ピットやクラックの発生を抑制するために、０．１μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。
なお、非晶質クロムめっき層１２の形成によって砥粒４の砥削力を低下させないためには、非晶質クロムめっき層１２の厚みを、ニッケルめっき層１１から露出した砥粒４の高さ未満にする必要がある。例えば、ニッケルめっき層１１から露出した砥粒４の高さが３０μｍの場合には、非晶質クロムめっき層１２の厚さの最大値は３０μｍ未満とする。
ここで、被覆ステップにおいて、ニッケルめっき層１１上に形成した非晶質クロムめっき層１２を２００℃以上、６００℃以下の温度範囲で、０．５〜２．０時間程度の間、熱処理を行うことで、非晶質クロムめっき層１２の特性を改質することができる。
具体的には、２００℃以上、６００℃以下の温度範囲で非晶質クロムめっき層１２に熱処理を施すことで、非晶質クロムめっき層１２のＣｒを結晶化することができる。特に、２００℃以上、３００℃以下の温度範囲で熱処理することで、非晶質クロムめっき層１２の一部におけるＣｒの結晶化反応を促進することができる。
また、５００℃以上で非晶質クロムめっき層１２に熱処理を施すことで、非晶質クロムめっき層１２のＣｒ２６Ｃ７などの炭化物を結晶化することができる。特に、５００℃以上、６００℃以下の温度範囲で熱処理することで、非晶質クロムめっき層１２の一部におけるＣｒ２６Ｃ７などの炭化物の結晶化反応を促進することができる。
被覆ステップにおいて、上述した熱処理を施すことにより、結晶析出させた非晶質クロムめっき層１２のビッカース硬度を、ＨＶ１１００以上、ＨＶ１８００以下まで高めることができるので、ＣＭＰパッドコンディショナ１の耐摩耗性および砥粒４の保持力をさらに向上させることができる。
さらに、この熱処理を大気中で行うことで、非晶質クロムめっき層１２の表面が酸化され、厚さ数十ｎｍの酸化層を形成することができる。この酸化層を形成することにより、スラリ溶液に対するＣＭＰパッドコンディショナ１の耐食性をさらに向上させることができる。
一方、大気中で行う熱処理の温度が７００℃以上となると、非晶質クロムめっき層１２の酸化が激しくなり、ＣＭＰパッドコンディショナ１の台座２の軟化、砥粒４を固着するニッケルめっき層１１の酸化、砥粒４の分解反応などが生じ得る。そのため、熱処理の温度は、７００℃未満の温度で行うことが好ましい。
なお、非晶質クロムめっき層１２の結晶化度は、共析した炭素の含有量に依存するが、非晶質クロムめっき層１２の全体を結晶化させる必要はない。そのため、非晶質クロムめっき層１２の炭素含有量は、上述したように０．１ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以下の範囲であることが好ましい。
〔実施形態の総括〕
以上のように、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１は、台座２の表面に形成されたニッケルめっき層１１により保持された複数の砥粒４を備え、当該砥粒４により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナ１であって、ニッケルめっき層１１は、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層１２により被覆されている。
以上のように、本実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナ１は、台座２の表面に形成されたニッケルめっき層１１により保持された複数の砥粒４を備え、当該砥粒４により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナ１であって、ニッケルめっき層１１は、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層１２により被覆されている。
また、実施形態に係るＣＭＰパッドコンディショナの製造方法は、台座２の表面に形成されたニッケルめっき層１１により保持された複数の砥粒４を備え、当該砥粒４により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナの製造方法であって、ニッケルめっき層１１を、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層１２によって被覆する被覆ステップを含んでいる。
上記の構成によれば、非晶質クロムめっき層１２によってニッケルめっき層１１が被覆されているため、ニッケルめっき層１１をスラリ溶液から保護して、ニッケルめっき層１１が溶解することを効果的に防止することができる。
従って、本実施形態によれば、種々のスラリ溶液に対する耐食性、耐摩耗性および砥粒の保持力を向上させたＣＭＰパッドコンディショナ１および当該ＣＭＰパッドコンディショナ１の製造方法を実現するこができる。
〔変形例〕
上述した実施形態では、ニッケルめっき層１１上に非晶質クロムめっき層１２を直接形成する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。非晶質クロムめっき層１２は、ニッケルめっき層１１よりも上層に形成されていればよく、ニッケルめっき層１１と非晶質クロムめっき層１２との間に、他の異なる層が形成された構成であってもよい。
上述した実施形態では、ニッケルめっき層１１上に非晶質クロムめっき層１２を直接形成する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。非晶質クロムめっき層１２は、ニッケルめっき層１１よりも上層に形成されていればよく、ニッケルめっき層１１と非晶質クロムめっき層１２との間に、他の異なる層が形成された構成であってもよい。
すなわち、本発明における被覆には、非晶質クロムめっき層１２をニッケルめっき層１１上に直接形成する直接的被覆と、非晶質クロムめっき層１２をニッケルめっき層１１上に他の異なる層を介して形成する間接的被覆との双方が含まれる。
いずれの構成であっても、下層に位置するニッケルめっき層１１は非晶質クロムめっき層１２によって保護されるため、種々のスラリ溶液に対する耐食性、耐摩耗性および砥粒の保持力を向上させたＣＭＰパッドコンディショナを実現するこができる。
〔実施例〕
次に、非晶質クロムめっき層によって被覆された本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナに対して行った耐食性試験について説明する。
次に、非晶質クロムめっき層によって被覆された本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナに対して行った耐食性試験について説明する。
本耐食性試験では、電気ニッケルめっき法で形成したニッケルめっき層によって、ステンレス製の台座２上にダイヤモンドが固着されたＣＭＰパッドコンディショナを、シュウ酸浴からのＣｒ−Ｃ合金めっき層で被覆したものを用いた。Ｃｒ−Ｃ合金めっき層の炭素含有量は０．５ｗｔ％であり、その膜厚は５μｍである。
このＣＭＰパッドコンディショナに対して行った浸漬試験および噴霧試験の結果を下記の表に示す。なお、ＣＭＰパッドコンディショナ表面の腐食の有無は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）によって観察した。
この表に示されるように、本耐食性試験では、各種の腐食成分に対するＣＭＰパッドコンディショナの浸漬試験および噴霧試験を行ったが、いずれの試験においてもＣＭＰパッドコンディショナ表面に腐食は観察されなかった。
これは、各種の腐食成分に対して高い耐食性を有するＣｒ−Ｃ合金めっき層をニッケルめっき層の上層に形成することにより、下層に位置するニッケルめっき層の腐食成分による溶解が抑制されたためである。
このように、非晶質クロムめっき層によってニッケルめっき層を被覆することにより、ＣＭＰパッドコンディショナの耐食性が大幅に向上することが確認された。
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔補足〕
なお、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、下記のように表現することもできる。すなわち、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、複数の砥粒がめっきによる金属結合相で固着された砥粒層を有するＣＭＰパッドコンディショナの最上層に非晶質クロムめっきを施したことを特徴とする。
なお、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、下記のように表現することもできる。すなわち、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、複数の砥粒がめっきによる金属結合相で固着された砥粒層を有するＣＭＰパッドコンディショナの最上層に非晶質クロムめっきを施したことを特徴とする。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、非晶質クロムめっき層としては、結晶状態に非晶質構造を有し、クラックがないことを特徴とする。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、非晶質クロムめっきされたＣＭＰパッドコンディショナを、２００℃以上、６００℃以下の温度範囲で熱処理することによって、非晶質クロムめっき層を部分的に結晶化させることで、ビッカース硬度がＨＶ１１００以上、ＨＶ１８００以下に硬化させたことを特徴とする。
また、本発明に係るＣＭＰパッドコンディショナは、非晶質クロムめっきされたＣＭＰパッドコンディショナを大気中で２００℃以上、６００℃以下の温度範囲で熱処理することによって、非晶質クロムめっき層上に酸化膜を形成させたことを特徴とする。
本発明は、ＣＭＰパッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰパッドコンディショナおよび当該ＣＭＰパッドコンディショナの製造方法に利用することができる。
１ ＣＭＰパッドコンディショナ
２ 台座（基材）
３ 砥削部
３ａ 砥削部
３ｂ 砥削部
４ 砥粒
１１ ニッケルめっき層（金属固定層）
１２ 非晶質クロムめっき層
２ 台座（基材）
３ 砥削部
３ａ 砥削部
３ｂ 砥削部
４ 砥粒
１１ ニッケルめっき層（金属固定層）
１２ 非晶質クロムめっき層
Claims (6)
- 基材表面に形成されたニッケルめっき層により保持された複数の砥粒を備え、当該砥粒により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナであって、
前記ニッケルめっき層は、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層により被覆されており、
前記非晶質クロムめっき層は、前記ニッケルめっき層を保護する保護層であり、かつ他の異なる層を介して、前記ニッケルめっき層よりも上層に形成されていることを特徴とするＣＭＰパッドコンディショナ。 - 前記非晶質クロムめっき層は、部分的に結晶化されており、且つ、ビッカース硬度がＨＶ１１００以上、ＨＶ１８００以下であることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰパッドコンディショナ。
- 前記非晶質クロムめっき層の表面に酸化膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＭＰパッドコンディショナ。
- 基材表面に形成されたニッケルめっき層により保持された複数の砥粒を備え、当該砥粒により化学機械研磨に用いられるＣＭＰパッドを砥削加工するＣＭＰパッドコンディショナの製造方法であって、
前記ニッケルめっき層を、少なくとも非晶質構造を含む非晶質クロムめっき層により被覆する被覆ステップを含み、
前記非晶質クロムめっき層は、前記ニッケルめっき層を保護する保護層であり、かつ前記被覆ステップにおいて、他の異なる層を介して、前記ニッケルめっき層よりも上層に形成されることを特徴とするＣＭＰパッドコンディショナの製造方法。 - 前記被覆ステップにおいて、前記非晶質クロムめっき層を、２００℃以上、３００℃以下、または５００℃以上、６００℃以下の温度範囲で熱処理することを特徴とする請求項４に記載のＣＭＰパッドコンディショナの製造方法。
- 前記熱処理を大気中で行うことを特徴とする請求項５に記載のＣＭＰパッドコンディショナの製造方法。
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