JP7374126B2 - Conditioners for chemical mechanical planarization pads and related methods - Google Patents
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関連出願の相互参照
本出願は、2018年5月17日に出願された米国仮特許出願第62/672、938号の35 USC 119に基づく利益を主張し、その開示は、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims benefit under 35 USC 119, U.S. Provisional Patent Application No. 62/672,938, filed May 17, 2018, the disclosures of which are incorporated herein by reference for all purposes. is incorporated herein by reference in its entirety.
以下の説明は、半導体またはデジタルメモリワークピースなどのマイクロエレクトロニクスデバイスまたはメモリ基材を製作するために使用される化学機械平坦化パッド(CMPパッド)をコンディショニングするためのパッドコンディショナに有用な研磨面を有する研磨面を準備するための方法、デバイス、および器具に関する。 The following description describes polishing surfaces useful in pad conditioners for conditioning chemical mechanical planarization pads (CMP pads) used to fabricate microelectronic devices or memory substrates such as semiconductor or digital memory workpieces. METHODS, DEVICES, AND APPARATUS FOR PREPARING AN ABRASIVE SURFACE HAVING A GLOBAL SURFACE.
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス、データストレージ産業は、マイクロエレクトロニクス製品およびメモリデバイス製品のプロセス部品の高度に平坦化または研磨された表面を準備するために、化学機械平坦化(CMP)技術に依存している。これらの種類の製品の例は、シリコンまたは別の半導体材料に依存するマイクロプロセッサおよび他の集積回路、デジタルメモリデバイス(例えば、ソリッドステートおよびハードディスク)、光学材料およびデバイス、ならびに様々な他の市販および家庭用電子製品を含む、最新の電子デバイス、マイクロエレクトロニクスデバイス、磁気デバイス、および光学デバイスである。化学機械平坦化は、周知のように、これらの種類の製品のいずれかの機能部品として使用するために加工されるワークピース表面を、平坦化または研磨するためのプロセスである。ワークピース(別名「基材」)は、特に、製造過程のマイクロエレクトロニクス、半導体、メモリストレージ、または光学デバイスまたは基材であり得る。 The electronics, microelectronics, and data storage industries rely on chemical mechanical planarization (CMP) techniques to prepare highly planarized or polished surfaces of process components for microelectronic and memory device products. Examples of these types of products are microprocessors and other integrated circuits that rely on silicon or another semiconductor material, digital memory devices (e.g., solid state and hard disks), optical materials and devices, and various other commercially available and modern electronic, microelectronic, magnetic, and optical devices, including consumer electronics products. Chemical-mechanical planarization, as is well known, is a process for planarizing or polishing workpiece surfaces that are to be processed for use as functional parts of any of these types of products. A workpiece (also known as a "substrate") can be a microelectronic, semiconductor, memory storage, or optical device or substrate in manufacturing, among others.
典型的なCMPプロセスでは、ワークピースに接触するCMPパッド表面を「コンディショニング」することで、最初の使用に備える必要がある。CMPパッドは、内部に小さな空隙または気泡を含むポリマー材料で製造されるが、元の未使用の状態では、パッドの対向する2つの主表面のそれぞれに、実質的に固体のポリマー材料の薄い外層が含まれている。CMPパッドの使用開始時には、表面の非多孔質(固体)材料の薄層を除去して、化学機械平坦化中に使用されるパッド内部(多孔質)部分を露出させる必要がある。薄い固体外面層を除去するために、パッドコンディショナ(または「コンディショナ」)を使用して、表面の固体材料を研磨除去し、気泡または空隙を有する内部ポリマー材料を露出させる。 In a typical CMP process, the CMP pad surface that contacts the workpiece must be "conditioned" to prepare it for initial use. CMP pads are manufactured from polymeric materials that contain small voids or bubbles within them, but in their original, unused state, have a thin outer layer of substantially solid polymeric material on each of the two opposing major surfaces of the pad. It is included. When a CMP pad is first used, a thin layer of non-porous (solid) material on the surface must be removed to expose the internal (porous) portion of the pad that will be used during chemical mechanical planarization. To remove the thin solid outer layer, a pad conditioner (or "conditioner") is used to sand away the surface solid material and expose the interior polymeric material with air bubbles or voids.
この最初のコンディショニング行程の後、CMPパッドはワークピースを処理するために使用することができる。CMPパッドの使用期間にわたって、化学機械処理中に発生する表面の摩耗および材料の蓄積により、CMPパッド表面の品質の劣化などで効果が低下し、定期的にリフレッシュ、すなわち“コンディショニング”される必要がある。マイクロエレクトロニクスデバイスのワークピースを処理するためのCMPパッドの使用中は、研磨パッドは、研磨粒子および化学物質を含むスラリーの存在下で、ワークピースに接触しながら移動される。化学機械平坦化中の使用で、CMPパッド表面は摩耗したり、研磨材および化学物質の影響を受けたりして、パッド表面に蓄積する可能性がある。その結果、「パッドグレージング」が発生し、ワークピース表面を平坦化または研磨する材料を除去するためのCMPパッド表面の有効性が低下し得る。さらに、継続して使用すると、CMPパッド表面に不均一な摩耗が発生し、好ましくない表面の不規則性をもたらし得る。そのため、使用済みCMPパッド表面を有用な形態に復元させるために、表面をコンディショニングする必要がある。パッド表面の復元プロセスは、パッドコンディショニングと呼ばれる。CMPパッドのコンディショニングは、パッドの最初の使用前(外側の固形層を除去するため)、研磨プロセス中(行程内(in-situ)コンディショニング)、または研磨工程の間(行程外(ex-situ)コンディショニング)に実施され得る。CMPパッドのコンディショニングは、CMPパッド表面を、パッド表面が設計および意図したように機能することを可能にする摩擦特性および表面テクスチャを含む特性を有するように準備または復元するために不可欠である。 After this initial conditioning step, the CMP pad can be used to process workpieces. Over the life of a CMP pad, surface wear and material buildup that occurs during chemical-mechanical processing can cause the CMP pad surface to become less effective, including deterioration of its surface quality, and must be periodically refreshed, or "conditioned." be. During use of a CMP pad to process a microelectronic device workpiece, the polishing pad is moved in contact with the workpiece in the presence of a slurry containing abrasive particles and chemicals. During use during chemical-mechanical planarization, the CMP pad surface can become abraded and exposed to abrasives and chemicals that can accumulate on the pad surface. As a result, "pad glazing" may occur, reducing the effectiveness of the CMP pad surface for removing material that planarizes or polishes the workpiece surface. Additionally, continued use can cause uneven wear on the CMP pad surface, resulting in undesirable surface irregularities. Therefore, in order to restore the used CMP pad surface to a useful form, it is necessary to condition the surface. The process of restoring the pad surface is called pad conditioning. Conditioning of a CMP pad can be performed before the first use of the pad (to remove the outer solid layer), during the polishing process (in-situ conditioning), or during the polishing process (ex-situ). conditioning). CMP pad conditioning is essential to prepare or restore the CMP pad surface to have properties, including frictional properties and surface texture, that enable the pad surface to function as designed and intended.
CMPパッドコンディショナの多くの例および種類が公知であり、市販されている。最小限、パッドコンディショナ(別名「コンディショナ」)は、パッドコンディショナ研磨面とCMPパッド表面との間を移動しながら、研磨面と接触したときにCMPパッド表面を補正してドレッシングすることができる少なくとも1つの研磨面を含む。例示的パッドコンディショナは、コンディショナの1つの面に研磨面を含んでもよく、他の例では2つの対向する面に研磨面を含んでもよい。好ましいコンディショナは、コンディショナを、CMPパッド表面をコンディショニングする行程の間、支持体内に(ワークピースの代わりに)配置できるように、CMPツールの支持体開口部内に取り付けられるように設計され得る。これらの考慮と一致して、多種の異なる種類のパッドコンディショナが、様々な種類のワークピースに適用されるCMP工程に関連するCMPパッドのコンディショニングのために製造、販売、または使用されている。 Many examples and types of CMP pad conditioners are known and commercially available. At a minimum, a pad conditioner (also known as a "conditioner") is capable of correcting and dressing the CMP pad surface when it comes into contact with the polishing surface while moving between the pad conditioner polishing surface and the CMP pad surface. and at least one abrasive surface that can be polished. Exemplary pad conditioners may include an abrasive surface on one side of the conditioner, and in other examples may include abrasive surfaces on two opposing sides. Preferred conditioners may be designed to be mounted within a support opening of a CMP tool such that the conditioner can be placed within the support (instead of the workpiece) during the process of conditioning the CMP pad surface. Consistent with these considerations, a wide variety of different types of pad conditioners are manufactured, sold, or used for conditioning CMP pads in connection with CMP processes applied to various types of workpieces.
本明細書によれば、出願人は、高密度炭化ケイ素から製造される高精度研磨面を特定した。当該研磨面は、任意にかつ好ましくはCVDダイヤモンドコーティングでコーティングされたパッドコンディショナの表面として使用可能である。パッドコンディショナの表面として使用される好ましい高精度研磨面は、例えばパッドコンディショナの研磨切削速度の有益なレベルの制御などの、パッドコンディショナの研磨特性の商業的に有利なレベルの制御を含む、有用なまたは所望の研磨特性を示すことができる。改良されたレベルの制御は、例えば、突起の同じサイズ、形状、および形態、ならびに突起の同じ間隔などの、研磨面の同じ物理的特徴を有するように製造される本発明のパッドの切削速度のパッド間でのばらつきの減少として示すことができる。研磨特性の改善された制御は、例えば、形成される突起のサイズ、形状、および形態(例えば、角度)、ならびに研磨面上の突起のパターンの突起の精密な間隔などの、研磨面の物理的特徴の高いレベルの精度によるものである。 According to this specification, applicants have identified a precision polishing surface made from high density silicon carbide. The polished surface can be used as a pad conditioner surface, optionally and preferably coated with a CVD diamond coating. Preferred precision abrasive surfaces used as pad conditioner surfaces include commercially advantageous levels of control over the abrasive properties of the pad conditioner, such as beneficial levels of control over the abrasive cutting rate of the pad conditioner. , can exhibit useful or desired abrasive properties. An improved level of control over the cutting speed of pads of the present invention that are manufactured to have the same physical characteristics of the abrasive surface, such as, for example, the same size, shape, and morphology of the protrusions, and the same spacing of the protrusions. This can be expressed as a reduction in pad-to-pad variation. Improved control of polishing properties can be achieved by controlling the physical properties of the polishing surface, such as the size, shape, and morphology (e.g., angle) of the protrusions formed, as well as the precise spacing of the protrusions in the pattern of protrusions on the polishing surface. This is due to its high level of precision.
パッドコンディショナの指標は、CMPパッドから材料を除去する際のその「侵略性(aggressiveness)」のレベルである。パッドコンディショナの侵略性のレベルは、「パッド切削速度」(PCR)、すなわち、コンディショニング工程中にCMPパッドから材料が除去される速度として定量化できる。形成された面または研磨コーティングされた面で製造された従来のパッドコンディショナは、一般に、パッド切削速度によって測定した際に広い範囲の侵略性を有する可能性がある。パッド切削速度は、市販品のパッドコンディショナでさえ、制御が困難であることが立証されており、これは、パッド切削速度が、同一材料および同一方法で準備されたパッドコンディショナ間でさえ、パッドコンディショナ間で異なり得ることを意味する。 A measure of a pad conditioner is its level of "aggressiveness" in removing material from a CMP pad. The level of aggressiveness of a pad conditioner can be quantified as the "pad cutting rate" (PCR), ie, the rate at which material is removed from the CMP pad during the conditioning process. Conventional pad conditioners made with shaped or abrasive coated surfaces can generally have a wide range of aggressiveness as measured by pad cutting speed. Pad cutting speed has proven difficult to control even with commercially available pad conditioners, as pad cutting speeds vary even between pad conditioners prepared from the same material and using the same method. This means that it can vary between pad conditioners.
出願人は、高密度炭化ケイ素から製造される研磨面は、例えば、低いパッド間のばらつきを有する予測可能に制御されたパッド切削速度の、良好にコントロールされたレベルの研磨材侵略性を有する、望ましいまたは有益な研磨特性を示す高精度研磨面に形成することができると結論付けた。高密度炭化ケイ素は、高精度の形状を有する形状の突起、突起間の高精度な間隔、任意にかつ好ましくは高精度(例えば、低い粗さ)のランド面、またはこれらの組み合わせを有する研磨面に形成され得るので、高密度炭化ケイ素は、コンディショニングパッドの切削速度の制御性を増加させるのに有効であり得る。 Applicants believe that abrasive surfaces manufactured from high-density silicon carbide have well-controlled levels of abrasive aggressiveness, e.g., predictably controlled pad cutting speeds with low pad-to-pad variations; It is concluded that highly polished surfaces can be formed that exhibit desirable or beneficial polishing properties. High-density silicon carbide has shaped protrusions with highly precise shapes, precise spacing between protrusions, optionally and preferably highly precise (e.g., low roughness) land surfaces, or polished surfaces with a combination of these. Dense silicon carbide can be effective in increasing the controllability of the cutting speed of the conditioning pad.
高精度研磨面は、任意の好適な技術、例えば、研磨面の所望のレベルの精度(例えば、突起およびランド面の物理的特徴)を提供する任意の機械加工、エッチング、または切削技術を使用して、高密度炭化ケイ素から形成可能である。高精度の形状およびランド面を形成するための現在の好ましい技術は、レーザ切断、すなわち、精密かつ繰り返し可能なレーザ加工プロセスの使用によるものである。 The precision polished surface may be manufactured using any suitable technique, such as any machining, etching, or cutting technique that provides the desired level of precision of the polished surface (e.g., physical features of the protrusions and land surfaces). It can be formed from high density silicon carbide. The currently preferred technique for forming highly accurate shapes and land surfaces is through the use of laser cutting, a precise and repeatable laser machining process.
一態様では、本発明は、平坦なランド面と、平坦なランド面から延在する複数の高密度炭化ケイ素突起とを含む研磨面であって、突起が高精度の形状を有する研磨面に関する。 In one aspect, the present invention relates to a polishing surface that includes a flat land surface and a plurality of dense silicon carbide protrusions extending from the flat land surface, the protrusions having a highly precise shape.
別の側面において、本発明は、炭化ケイ素本体に研磨面を形成する方法に関する。方法は、高密度炭化ケイ素表面を有する炭化ケイ素のブロックから、表面から高密度炭化ケイ素を除去して、平坦なランド面から延在する複数の高密度炭化ケイ素突起を生成することを含み、突起は高精度の形状を有する In another aspect, the invention relates to a method of forming an abrasive surface on a silicon carbide body. The method includes, from a block of silicon carbide having a dense silicon carbide surface, removing dense silicon carbide from the surface to produce a plurality of dense silicon carbide protrusions extending from a flat land surface; has a highly accurate shape
さらに別の態様では、本発明は、CMPツールを使用してCMPパッド表面をコンディショニングする方法に関する。CMPツールは、頂部CMPパッド表面を有するCMPパッドを保持する回転プラテンと、少なくとも1つの開口部を有する少なくとも1つの支持体とを含む。方法は、1つまたは複数のパッドコンディショナを少なくとも1つの開口部に配置することを含み、1つまたは複数のパッドコンディショナのそれぞれは、本明細書に記載されているような研磨面を備える。方法はまた、研磨面とCMPパッド表面との間に接触および運動を提供することを含む。 In yet another aspect, the invention relates to a method of conditioning a CMP pad surface using a CMP tool. The CMP tool includes a rotating platen holding a CMP pad having a top CMP pad surface and at least one support having at least one opening. The method includes disposing one or more pad conditioners in the at least one opening, each of the one or more pad conditioners comprising an abrasive surface as described herein. . The method also includes providing contact and motion between the polishing surface and the CMP pad surface.
図1A、図1B、図2A、図2B、および図4は概略であり、必ずしも原寸大ではない。 1A, 1B, 2A, 2B, and 4 are schematic and not necessarily to scale.
本明細書によれば、出願人は、高密度炭化ケイ素から製造される高精度研磨面を特定した。当該研磨面は、任意にかつ好ましくはCVDダイヤモンドコーティングでコーティングされたパッドコンディショナの表面として使用可能である。パッドコンディショナの表面として使用される好ましい高精度研磨面は、例えばパッドコンディショナの研磨切削速度の有益なレベルの制御などのパッドコンディショナの研磨特性の商業的に有利なレベルの制御を含む、有用なまたは所望の研磨特性を示すことができる。切削速度などの研磨特性の改善された制御とは、低減されたばらつきを示す研磨特性、例えば、特定の切削速度を示すように準備されたパッドコンディショナ間の切削速度のばらつきの低減を示す研磨特性を意味する。研磨特性の改善された制御は、例えば突起の正確なサイズ、形状、および形成される形態(例えば角度)、研磨面上の突起パターンの突起の正確な間隔、研磨面のランド面の正確なレベルの平坦度、またはこれらの組み合わせ、のうちの1つまたは複数の研磨面の物理的特徴の高いレベルの精度によるものである。 According to this specification, applicants have identified a precision polishing surface made from high density silicon carbide. The polished surface can be used as a pad conditioner surface, optionally and preferably coated with a CVD diamond coating. Preferred precision polishing surfaces used as pad conditioner surfaces include a commercially advantageous level of control of the pad conditioner's polishing properties, such as, for example, a beneficial level of control of the pad conditioner's polishing cutting rate. Can exhibit useful or desired abrasive properties. Improved control of polishing properties such as cutting speed means polishing properties that exhibit reduced variation, e.g., polishing that exhibits reduced variation in cutting speed between pad conditioners prepared to exhibit a particular cutting speed. means a characteristic. Improved control of polishing properties is achieved through, for example, the precise size, shape, and form (e.g. angle) of the protrusions, the precise spacing of the protrusions in the protrusion pattern on the polishing surface, and the precise level of the land surface on the polishing surface. flatness, or a combination thereof, due to a high level of precision in the physical characteristics of one or more of the polished surfaces.
高精度炭化ケイ素研磨面は、一般に「ランド面」と呼ばれるx-y平面に延在する平面と、ランド面から延在する複数の高密度炭化ケイ素突起とを含む。突起は、高密度炭化ケイ素で製造されており、炭化ケイ素が高密度であるために、高精度(高精度)形状に形成可能である。これらの突起は、「高精度突起」などの用語を使用して本明細書で参照され得る。ランド面はまた、好ましくは、高密度炭化ケイ素で製造することができ、好ましくは、高密度炭化ケイ素突起と一体である。個々の高精度に形成される突起は、ランド面の平面に垂直な方向にランド面から延在し、突起は、所望により、例えば突起間でx-y平面内に規則的な(有利には精密な)間隔を有する高精度パターンで、ランド面上に配置可能である。 The precision silicon carbide polishing surface includes a plane extending in the xy plane, commonly referred to as a "land surface," and a plurality of dense silicon carbide protrusions extending from the land surface. The protrusions are made of high-density silicon carbide, and due to the high density of silicon carbide, they can be formed into high-precision shapes. These protrusions may be referred to herein using terms such as "high precision protrusions." The land surface may also preferably be made of high density silicon carbide and is preferably integral with high density silicon carbide protrusions. The individual precisely formed protrusions extend from the land surface in a direction perpendicular to the plane of the land surface, the protrusions optionally being regular (advantageously A high-precision pattern with precise spacing can be placed on the land surface.
記載されているように、出願人は、高密度炭化ケイ素は、高精度ランド面、ランド面から延在する高精度三次元突起、ランド面上の突起の高精度な配置(例えば、突起の間隔)、またはこれらの組み合わせを含む、有用または有利な高精度に形成される研磨面に形成することができることを確認した。形成される突起および好ましくはランド面は、高密度炭化ケイ素で製造され、これは、低空孔率または非常に低い空孔率、例えば、5、2、または1%未満の空孔率を有する炭化ケイ素を意味する。また、高密度炭化ケイ素は、少なくとも2.5グラム/立方センチメートルの密度を有することを特徴とし得る。高密度炭化ケイ素、および記載されているような研磨面形成の使用に適した高密度炭化ケイ素本体は、市販されており、例えば、蒸着法、焼結法、および反応結合法を含む、セラミックおよび炭化ケイ素の分野の当業者によって十分に理解される方法によって準備され得る。 As described, Applicant claims that high-density silicon carbide can be used for high-precision land surfaces, high-precision three-dimensional projections extending from the land surfaces, and high-precision placement of the projections on the land surfaces (e.g., projection spacing). ), or combinations thereof, have been found to be useful or advantageous in that they can be formed into highly precisely formed polished surfaces. The protrusions and preferably land surfaces formed are made of high density silicon carbide, which is a carbide having low or very low porosity, e.g. less than 5, 2, or 1% porosity. means silicon. Dense silicon carbide may also be characterized as having a density of at least 2.5 grams per cubic centimeter. Dense silicon carbide, and dense silicon carbide bodies suitable for use in abrasive surface formation as described, are commercially available, including ceramic and It can be prepared by methods well understood by those skilled in the silicon carbide art.
突起が高密度炭化ケイ素で製造され、ランド面もまた、好ましくは高密度炭化ケイ素で製造されてもよいが、一方の側の研磨面を含む炭化ケイ素本体(例えば、炭化ケイ素「パッド」または「セグメント」)の残りの材料は、高密度炭化ケイ素で製造されてもよく、または代わりに、非高密度(例えば、多孔質)炭化ケイ素で製造されてもよい。例えば、研磨面を含む面における炭化ケイ素本体の厚さの一部は、高密度炭化ケイ素で製造されてもよく、本体の残りの部分(すなわち、本体厚さの残部)は、非高密度炭化ケイ素で製造されてもよい。非高密度炭化ケイ素材は、例えば、10~80%の範囲の空孔率を有してもよい。 A silicon carbide body (e.g., a silicon carbide "pad" or " The remaining material of the "segments") may be made of dense silicon carbide, or alternatively may be made of non-dense (e.g., porous) silicon carbide. For example, a portion of the thickness of the silicon carbide body in the face containing the abrasive surface may be made of dense silicon carbide, and the remainder of the body (i.e., the remainder of the body thickness) may be made of non-dense silicon carbide. May be made of silicon. The non-dense silicon carbide material may have a porosity in the range of 10-80%, for example.
出願人は、ランド面から延在し高密度炭化ケイ素で製造される形成される突起の研磨面は、突起の形状、サイズ、形態(例えば、角度)、および配置(間隔の距離)、ランド面の平坦度などの、研磨面の様々な物理的特徴の非常に高い精度を示すように形成できると結論付けた。研磨面のこれらの物理的特徴の高レベルの精度は、CMPパッドコンディショナなどの研磨面の特徴として含まれるとき、特に有用かつ有利であり得る。 Applicants believe that the polished surface of the protrusions extending from the land surface and formed of high-density silicon carbide will depend on the shape, size, morphology (e.g., angle), and placement (distance of spacing) of the protrusions on the land surface. We conclude that various physical characteristics of the polished surface, such as its flatness, can be formed to exhibit very high precision. A high level of accuracy of these physical features of the polishing surface can be particularly useful and advantageous when included as a feature of the polishing surface, such as in a CMP pad conditioner.
高精度研磨面は、研磨面の1つまたは複数の寸法または形状の特徴によって測定されるような、各形成される突起の高精度の物理的特徴を含み得る。突起の高精度な物理的特徴の例としては、ランド面からの各突起の高さ、基部における各突起の幅、各突起の先端の形状、例えば、側壁の交差する線の間に作られた角度、または先端の幅、ランド面に対する側壁の角度、突起の側壁の形状、例えば側壁の形状が、湾曲しているか、ギザギザしているか、または密接な相関がないと比較して線と強く関連するかどうかなど、のうちの1つ以上を(限定でないが)含み得る。 The precision polishing surface may include precision physical characteristics of each formed protrusion, as measured by one or more dimensional or shape features of the polishing surface. Examples of highly accurate physical characteristics of protrusions include the height of each protrusion from the land surface, the width of each protrusion at its base, the shape of the tip of each protrusion, e.g. angle, or the width of the tip, the angle of the sidewall relative to the land surface, the shape of the sidewall of the protrusion, e.g. the shape of the sidewall is strongly related to the line compared to curved, jagged, or not closely correlated may include, but are not limited to, one or more of the following:
任意にかつ好ましくは、高精度に形成される研磨面はまた、ランド面上の突起の高精度にパターン化された配置を含み、これは、突起の配置パターンおよび突起間の間隔が高精度であることを意味する。 Optionally and preferably, the precision-formed polished surface also includes a precision-patterned arrangement of protrusions on the land surface, such that the arrangement pattern of the protrusions and the spacing between the protrusions is precisely patterned. It means something.
また、任意に、高精度研磨面は、高精度ランド面、すなわち、高さのばらつきが少ないランド面、例えば、非常に精密な粗さ、例えばレーザプロフィルメトリによって測定されるとき2~10μmの範囲の粗さ、および50マイクロメートル未満に測定される平坦度を有するランド面を含むことができる。 Optionally, the high-precision polished surface is also a high-precision land surface, i.e. a land surface with low variation in height, e.g. a very precise roughness, e.g. in the range of 2-10 μm when measured by laser profilometry. and a flatness measuring less than 50 micrometers.
記載されているような例示的な研磨面は、炭化ケイ素本体のランド面から延在する複数の個々の三次元構造体(例えば、突起)を含む。三次元の突起は、ランド面および炭化ケイ素本体と一体であってもよい。突起は、ランド面からランド面のx-y平面に垂直な方向に延在する。三次元構造体は、繰り返し、パターン化された、パターン化されていない(例えば、見かけ上ランダムな)、またはクラスタ化された配置でランド面に置かれてもよい。特定の好ましい三次元構造体は、例えば類似した繰り返しの三次元幾何学的形状の組の形態のパターン化された繰り返しであってもよい。 An exemplary polishing surface as described includes a plurality of individual three-dimensional structures (eg, protrusions) extending from a land surface of a silicon carbide body. The three-dimensional protrusion may be integral with the land surface and the silicon carbide body. The protrusion extends from the land surface in a direction perpendicular to the xy plane of the land surface. The three-dimensional structures may be placed on the land surface in a repeating, patterned, unpatterned (eg, apparently random), or clustered arrangement. A particularly preferred three-dimensional structure may be a patterned repeat, for example in the form of a set of similar repeating three-dimensional geometric shapes.
各突起は、z方向の測定された高さを有することを特徴とすることができ、高さは、ランド面から突起上面までの垂直方向の距離として測定される。各突起はまた、突起がランド面と接触する位置、すなわち突起の水平基部で測定される幅寸法を含む。各突起はまた、幅に垂直であり、かつランド面の平面内にある長さ寸法を含むことができる。 Each projection can be characterized by having a measured height in the z-direction, where the height is measured as the vertical distance from the land surface to the top surface of the projection. Each projection also includes a width dimension measured at the location where the projection contacts the land surface, ie, at the horizontal base of the projection. Each projection can also include a length dimension that is perpendicular to the width and in the plane of the land surface.
突起の形状は、研磨面に有効な任意の形状、例えば、本明細書に記載されているようなコンディショニング行程を実施するためのパッドコンディショナの研磨面の一部として有効な形状とすることができる。突起の特定の形状は、任意の有用な、または所望の三次元形状とすることができ、これは、好みに基づいて、研磨面のための所望の用途(例えば、パッドコンディショナとして)に基づいて、および研磨面の所望のレベルの侵略性などの所望の性能に基づいて選択され得る。突起は、丸みを帯びた、湾曲した、対称の、非対称の、角度をなす、角のある、または直線(線形)の任意の1つまたは複数の形態を含むように形成されてもよい。例示的な形状は、角錘形(任意の形状例えば、三角形、正方形、長方形、五角形、六角形、八角形などの基部を有する)、円錐形(円形または楕円形の基部を有する)、プリズム形(例えば、幾何学的な断面および細長い長さを有する)、畝形、台形、半球状、平坦な頂部、三角形、六角形、八角形、星形、ジグザグ形、正方形、長方形、細長い形(直線的または曲線的)、またはこれらの2つ以上の組み合わせであってもよい。 The shape of the protrusion can be any shape that is useful for a polishing surface, such as any shape that is useful as part of a polishing surface of a pad conditioner for performing a conditioning process as described herein. can. The specific shape of the protrusions can be any useful or desired three-dimensional shape, based on preference and the desired use for the polishing surface (e.g., as a pad conditioner). and the desired level of aggressiveness of the abrasive surface. The projections may be formed to include any one or more of the following shapes: rounded, curved, symmetrical, asymmetrical, angular, angular, or straight. Exemplary shapes are pyramidal (having a base of any shape e.g. triangular, square, rectangular, pentagonal, hexagonal, octagonal, etc.), conical (having a circular or oval base), prismatic (e.g. with geometric cross-section and elongated length), ribbed, trapezoidal, hemispherical, flat-topped, triangular, hexagonal, octagonal, star-shaped, zigzag, square, rectangular, elongated (straight) or a combination of two or more thereof.
突起の寸法または形態(例えば、角度、平坦度、線との対応など)は、公知のレーザプロフィルメトリ技術などの任意の好適な測定技術によって測定可能である。本明細書に示されるように、高密度炭化ケイ素から製造される研磨面の寸法および形態(例えば、角度)は、ランド面に分布かつ離間した複数の突起を含む研磨面上に、高い精度および再現性で製造可能であり、例えば、より低い密度およびより高い空孔率、例えば、20%を超える空孔率を有する炭化ケイ素の同等の構造を形成することによって達成された精度および再現性と比較して、改善された精度および再現性で製造可能である。これらの寸法および形態を測定するためには、様々な技術が有用であり、本明細書記載の研磨面の精度を、本発明ではない研磨面の精度と比較するために、様々な既知の分析的および統計的方法が利用可能である。 The dimensions or morphology of the protrusions (eg, angle, flatness, line correspondence, etc.) can be measured by any suitable measurement technique, such as known laser profilometry techniques. As shown herein, the dimensions and morphology (e.g., angles) of polishing surfaces fabricated from high-density silicon carbide provide high accuracy and can be manufactured with precision and reproducibility, e.g. achieved by forming equivalent structures in silicon carbide with lower density and higher porosity, e.g. >20% porosity. In comparison, it can be manufactured with improved precision and reproducibility. Various techniques are useful for measuring these dimensions and morphology, and various known assays can be used to compare the accuracy of the polished surfaces described herein with the accuracy of polished surfaces not of the present invention. Statistical and statistical methods are available.
本明細書記載の研磨面の精度の向上とは、研磨面のサイズ(寸法)、形態(角度、平面度、線との対応など)、または物理的特徴(突起物またはランド面)の配置の精度の向上を意味する。この点においての精度は、研磨面の物理的特徴のサイズ、形態、または配置のばらつきの観点から評価可能である。研磨面の特徴の形成および配置の精度を決定するために評価され得る研磨面の物理的特徴の例として、以下のうちの任意の1つまたは複数が挙げられる(限定されない):突起の寸法、例えば、突起の高さまたは幅、突起の形状または形態、例えば、ランド面に対する側壁の角度、円錐形または角錘形突起の先端の「幅」(これは、先端が、微細なスケールで(例えばマイクロメートルのスケールで)完全に鋭利にされるのとは対照的に丸みのついた程度を意味する)、突起の直線的な(所望の)側壁が、湾曲または強い相関性を欠くのとは対照的に、直線と相関する程度、研磨面の類似した特徴間の距離(x-y平面での)、例えば、突起の繰り返しパターンの突起(隣接するまたは隣接しない突起)の先端、中心、または類似の基部の位置間の距離、 Improving the accuracy of the polished surface described herein refers to the size (dimensions), morphology (angle, flatness, correspondence with lines, etc.) of the polished surface, or the arrangement of physical features (protrusions or land surfaces). It means improved accuracy. Accuracy in this regard can be assessed in terms of variations in size, shape, or placement of physical features on the polished surface. Examples of physical characteristics of the polishing surface that may be evaluated to determine the accuracy of formation and placement of the polishing surface features include (but are not limited to) any one or more of the following: protrusion dimensions; For example, the height or width of the protrusion, the shape or morphology of the protrusion, e.g. the angle of the sidewall relative to the land surface, the "width" of the tip of a conical or pyramidal protrusion (this means that the tip is (on the micrometer scale) meaning a degree of rounding as opposed to completely sharpened), the straight (desired) sidewalls of the protrusion are curved or lack strong correlation. In contrast, the extent to which straight lines correlate, the distances (in the x-y plane) between similar features of the polished surface, e.g. distance between similar base locations,
研磨面の複数の突起間の寸法精度を評価するために、突起の寸法または突起の間隔寸法を測定するとき、測定する寸法は、各突起の類似した寸法でなければならない。間隔を測定するために、一対の突起の同一位置間の間隔(距離)を測定してもよく、研磨面の突起のパターンの一部として、突起が同様に位置されるべきである。どのような測定においても、精度を評価するために測定される特定の寸法または間隔は、測定の重要な特徴ではないが、測定サンプルの各測定の終点は、測定間で一貫していなければならない。 When measuring the dimensions of the protrusions or the distance between the protrusions in order to evaluate the dimensional accuracy between a plurality of protrusions on the polishing surface, the dimensions to be measured must be similar dimensions for each protrusion. To measure the spacing, the spacing (distance) between identical locations of a pair of protrusions may be measured, and the protrusions should be similarly located as part of the pattern of protrusions on the polishing surface. In any measurement, the specific dimension or interval measured to assess accuracy is not a critical feature of the measurement, but the endpoint of each measurement of the measurement sample must be consistent from measurement to measurement. .
一般的事項として、突起は、研磨面の所望の研磨特性を達成するために有効な高さ、幅、および長さの寸法を有することができる。突起の寸法のスケールは、マイクロメートル、例えば、数十マイクロメートルまたは数百マイクロメートルのスケールであり得る。様々な形状および形態の突起の例示的な高さは、20~100マイクロメートル、例えば25~75マイクロメートルの範囲であり得る。突起の基部の例示的な幅(例えば、円形または丸みのついた基部の直径)は、10~200マイクロメートル、例えば、20~150マイクロメートルの範囲であり得る。(円形基部を含む突起の幅は、基部の直径であってもよい。他の幅寸法もまた、正方形または長方形の基部の対角線の寸法などの、研磨面の精度を評価するのに有用であり得る。)例示的な長さは、所望の研磨面の種類に応じて変化してもよく、例えば細長い突起に対しては、幅に相当するか、または幅よりも大きいか、または幅よりも実質的に大きい大きさであってもよい。一般的に、個々の、細長くない突起に対しては、長さは、一般に、基部における突起の幅の大きさと類似の範囲、例えば、20~1000マイクロメートル、例えば、25~75マイクロメートルの範囲であってもよい。研磨面上の突起のパターン化された配置では、近傍または隣接する2つの突起の対の間の間隔は、所望の研磨面の種類に応じて変化してもよく、隣接する突起の間の有用な間隔の例は、例えば、1、000~10、000マイクロメートルの間、例えば、1、500~7、000マイクロメートルの間、または、2、000~6、000マイクロメートルの間であってもよい。 As a general matter, the protrusions can have height, width, and length dimensions effective to achieve the desired abrasive properties of the abrasive surface. The scale of the dimensions of the protrusions may be on the scale of micrometers, for example tens or hundreds of micrometers. Exemplary heights of protrusions of various shapes and forms may range from 20 to 100 micrometers, such as from 25 to 75 micrometers. Exemplary widths of the bases of protrusions (eg, circular or rounded base diameters) can range from 10 to 200 micrometers, such as from 20 to 150 micrometers. (The width of a protrusion with a circular base may be the diameter of the base. Other width dimensions may also be useful in assessing the accuracy of the polished surface, such as the diagonal dimension of a square or rectangular base. ) Exemplary lengths may vary depending on the type of polishing surface desired, e.g., for elongated protrusions, the length may be equal to or greater than the width or less than the width. It may be of substantially large size. Generally, for individual, non-elongated protrusions, the length will generally be in a range similar to the width of the protrusion at the base, such as from 20 to 1000 micrometers, such as from 25 to 75 micrometers. It may be. In a patterned arrangement of protrusions on an abrasive surface, the spacing between two adjacent or adjacent pairs of protrusions may vary depending on the type of abrasive surface desired, and the spacing between adjacent protrusions may vary depending on the type of abrasive surface desired. Examples of spacings include, for example, between 1,000 and 10,000 micrometers, such as between 1,500 and 7,000 micrometers, or between 2,000 and 6,000 micrometers. Good too.
本明細書記載の研磨面で達成される精度の向上レベルは、非高密度炭化ケイ素で製造された他の同等の研磨面と比較して、分析および統計的方法の当業者には既知であり利用可能である測定および統計的方法によって示すことができる。記載されているような研磨構造によって達成される精度の向上レベルは、研磨面の物理的特徴、例えば、寸法、角度、または突起の形態、パターン内の2つの独立した突起の類似した位置間の間隔、ランド面の平坦度(例えば、粗さ)、またはその他の測定可能な物理的特徴のうちの1つまたは複数のばらつきで、統計的に有意な改善(減少)を示すことによりによって実証可能である。 The improved level of accuracy achieved with the polishing surfaces described herein compared to other comparable polishing surfaces made of non-dense silicon carbide is known to those skilled in the art of analytical and statistical methods. It can be demonstrated by available measurement and statistical methods. The increased level of accuracy achieved by the polishing structure as described is dependent on the physical characteristics of the polishing surface, e.g. the dimensions, angles, or morphology of the protrusions, between similar positions of two independent protrusions within the pattern. Demonstrable by demonstrating a statistically significant improvement (reduction) in variation in one or more of the following: spacing, land surface flatness (e.g., roughness), or other measurable physical characteristics It is.
本明細書記載の方法または構造によって達成され得る有用または改善されたレベルの精度を実証するための一例として、単一の研磨面の突起サンプルの物理的特徴のばらつきは、物理的特徴のサンプルの測定値の標準偏差の点から述べることができる。本明細書で使用される場合、標準偏差という用語は、測定値グループ(すなわち、「母標準偏差」とは対照的に「標本標準偏差」)(「SD」、ギリシャ文字シグマσまたはラテン文字sでも表される)を参照して、統計学分野でその通常の意味を与えられ、すなわち、サンプルの値およびサンプル内の値の合計数に基づいて、データ値(測定値)のセットのばらつき量または分散量を定量化するために使用される計算値である。 As an example to demonstrate the useful or improved level of accuracy that can be achieved by the methods or structures described herein, the variation in the physical characteristics of a sample of protrusions on a single polished surface is It can be stated in terms of the standard deviation of measured values. As used herein, the term standard deviation refers to a group of measurements (i.e., "sample standard deviation" as opposed to "population standard deviation") ("SD", Greek letter sigma σ or Latin letter s given its usual meaning in the field of statistics, i.e. the amount of variation in a set of data values (measured values) based on the values in the sample and the total number of values in the sample or a calculated value used to quantify the amount of dispersion.
突起の幅(基部幅)、突起の高さ、および突起の間隔について本明細書で参照される例示的な値を参照すると、例示的または好ましい標準偏差は、以下のようになり得る。突起基部の幅(基部幅)の好ましい標準偏差は、7μm未満、例えば、6μm未満、または5μm未満であり得る。突起の高さの好ましい標準偏差は、5.0μm未満、例えば1.2μm未満、または1.0μm未満であり得る。一対の突起の位置間の間隔の好ましい標準偏差は、10μm未満、例えば4μm未満、または1μm未満であり得る。 With reference to the example values referenced herein for protrusion width (base width), protrusion height, and protrusion spacing, an exemplary or preferred standard deviation may be as follows. A preferred standard deviation of the width of the protrusion base (base width) may be less than 7 μm, such as less than 6 μm, or less than 5 μm. A preferred standard deviation of the height of the protrusions may be less than 5.0 μm, such as less than 1.2 μm, or less than 1.0 μm. A preferred standard deviation of the spacing between the positions of a pair of protrusions may be less than 10 μm, such as less than 4 μm, or less than 1 μm.
図1A(上面図)および図1B(図1Aの側面拡大図)を参照すると、シリコンカーボン本体20(例えば、パッドコンディショナの炭化ケイ素「パッド」または「セグメント」)の例示的な研磨面10が示されている。研磨面10は、x方向およびy方向(「x-y平面」内)に延在する平坦なランド面24を含む。炭化ケイ素本体20はまた、z方向の深さまたは厚さ(図1Aには図示しない)と、平坦なランド面24に対向する、本体20の第2の面上の実質的に平行なx-y平面内の第2の表面(図示しない)とを含む。三次元形状の突起22は、平坦なランド面24からz方向に延在し、xおよびy方向に間隔(例えば、26、28)によって離隔された、規則的な繰り返しパターンで配置される。図示されているように、突起22は、円形基部を有する円錐形であるが、他の形状もまた有用である。
Referring to FIG. 1A (top view) and FIG. 1B (side enlarged view of FIG. 1A), an
研磨面の特定の高精度な物理的特徴の一例として、図2Aおよび図2B(図2Aの拡大図)は、炭化ケイ素本体52の側面図を模式的に示し、炭化ケイ素本体は、ランド面56上に繰り返しパターンで配置された円錐形突起54を含む研磨面50を含む。円錐形(または角錘形)である個々の突起について、突起は、基部58(突起54とランド面56との接続部に位置する)から先端60までの高さ(h、z方向)の寸法を有し、先端60は、円錐形突起の2つの側壁に対応する線の交点で形成される角度の頂点の位置と対照的に、各突起54の上面構造であると考えられる。円錐形突起54の2つの側壁(62)に対応する線の交点で形成される角度(α)は、側壁間の角度として測定できる。別の角度(β)は、側壁とランド面56との間の角度とすることができる。円錐形突起の基部幅(Wb)は、基部の直径における基部58の幅である。円錐形(または角錘形)突起の先端幅(Wt)は、十分に高い倍率で見たときに、正確は尖っていないことが分かる先端の幅である。当業者であれば、先端幅のばらつきを評価する目的で、例えば標準偏差を決定することによって、研磨面上の突起サンプルの異なる突起間で先端幅の安定した測定値を作成するための技術を理解するであろう。
As an example of certain precise physical features of the polishing surface, FIGS. 2A and 2B (enlarged view of FIG. 2A) schematically show a side view of a
配置の突起間の距離(d)または間隔は、任意の2つの突起の任意の2つの位置、例えば、2つの円錐形突起の同じ側の基部の端部間の距離を測定することによって評価可能である。標準偏差を同定するなどのばらつきを評価するための距離測定値の比較は、一対の突起サンプルにわたって同じ2つの位置の間で複数の測定を行うことによって実施可能である。図示されているように、例示的な研磨面50の距離dは、1、000~10、000オングストロームの範囲とすることができ、研磨面のサンプル間隔は、0.5オングストローム未満、0.4オングストローム未満、または0.3オングストローム未満の標準偏差を有する。
The distance (d) or spacing between projections of an arrangement can be assessed by measuring the distance between any two positions of any two projections, e.g., the distance between the ends of the bases on the same side of two conical projections. It is. Comparison of distance measurements to assess variability, such as identifying standard deviation, can be performed by making multiple measurements between the same two locations across a pair of protrusion samples. As shown, the
研磨面50の円錐形突起54の高さ(h)の例は、20~100マイクロメートル、例えば25~75マイクロメートルの範囲とすることができ、研磨面の測定された高さのサンプルは、1.5マイクロメートル未満、例えば1.2マイクロメートル未満、または1.0マイクロメートル未満の標準偏差を有する。
An example height (h) of the
研磨面50の円錐形突起54の基部幅(Wb)の例は、10~200マイクロメートル、例えば50~150マイクロメートルの範囲とすることができ、研磨面の測定された基部幅のサンプルは、7マイクロメートル未満、例えば6マイクロメートル未満、または5マイクロメートル未満の標準偏差を有する。
An example base width (Wb) of the
円錐形突起54の2つの側壁(62)に対応する線の交点で形成される角度(α)の例は、30~70度の範囲、例えば40~60度の範囲とすることができ、研磨面の測定された基部の角度のサンプルは、5度未満、例えば1度未満の標準偏差を有する。
An example of the angle (α) formed by the intersection of the lines corresponding to the two side walls (62) of the
側壁62とランド面56との間の角度(β)の例は、30~70度の範囲、例えば40~60度の範囲とすることができ、研磨面の測定された角度のサンプルは、1未満、例えば0.5度、0.4度、または0.3度未満の標準偏差を有する。
An example of the angle (β) between the
研磨面50の円錐形突起54の先端幅(Wt)の例は、10~30マイクロメートルの範囲とすることができ、研磨面の測定された先端幅のサンプルは、5μm未満、例えば2μm未満、または1μm未満の標準偏差を有する。
An example tip width (Wt) of the
突起表面の不完全性および輪郭を示さない概略図である図2Aおよび2Bと比較して、図3Aおよび3Bは、本明細書記載の円錐形(または角錘形)突起、例えば図2Aおよび2Bの突起54の、(レーザプロフィルメトリによって作成された)断面形態の例を示す。図2Aおよび2Bの突起54の概略図と比較して、図3Aおよび3Bの突起54の断面は、完全な線ではないが、ランド面と突起先端との間の線と強い相関関係を有する側壁を示している。図3Aの突起54の先端は、単一の鋭角ではないが、側壁を通る線により形成される角度の頂点と良好な相関関係を有している。突起54の先端は、多少丸みを帯びており、認識可能な先端幅を含む平坦な頂部を含む。したがって、図3Aおよび図3Bの各突起54は、任意の平坦な頂部(図3B)を有する円錐形または角錘形の突起の断面形状に対応する高精度な形態を有すると考えられる。
2A and 2B, which are schematic illustrations that do not show imperfections and contours of the projection surface, FIGS. 3A and 3B show the conical (or pyramidal) projections described herein, such as FIGS. 2A and 2B. An example of a cross-sectional form (created by laser profilometry) of a
対照的に、図3Cは、比較する突起の断面形態が高密度炭化ケイ素で製造されていない例を示す。図3Cの突起は、認識不能な先端および実質的に非線形の(湾曲した)側壁を有する丸みを帯びた頂部および側壁を含む、あまり精密に形成されていない表面を含む。 In contrast, FIG. 3C shows an example in which the comparative protrusion cross-sectional morphology is not made of high-density silicon carbide. The protrusion of FIG. 3C includes a less precisely formed surface, including a rounded top and sidewalls with an indiscernible tip and substantially non-linear (curved) sidewalls.
炭化ケイ素などのセラミック材料を加工して、ランド面から延在する突起を含むセラミック研磨面を形成する方法としては、様々な製造方法が利用可能である。例としては、ワイヤ放電加工(EDM)、マスキング研磨加工、ウォータージェット加工、写真研磨加工、レーザ加工、および機械加工などによる従来型フライス加工、またはエッチング技術が挙げられる。これらの技術はいずれも、高密度炭化ケイ素から高精度の構造化された研磨面を形成することを含め、炭化ケイ素に三次元表面を形成するのに有用であり得る。本明細書に記載されるような炭化ケイ素に高精度研磨面を形成するために好ましい技術は、本明細書に記載されているような精密な物理的特徴を有する研磨面および突起を生成する技術であり、好ましい技術の一例はレーザ切断である。 Various manufacturing methods are available for processing a ceramic material such as silicon carbide to form a ceramic polished surface that includes protrusions extending from the land surface. Examples include conventional milling, such as wire electrical discharge machining (EDM), masking polishing, water jet machining, photopolishing, laser machining, and machining, or etching techniques. Any of these techniques can be useful for forming three-dimensional surfaces in silicon carbide, including forming highly precise structured polished surfaces from dense silicon carbide. A preferred technique for forming precision polished surfaces in silicon carbide as described herein is a technique that produces polished surfaces and protrusions with precise physical characteristics as described herein. , and one example of a preferred technique is laser cutting.
記載されているような炭化ケイ素研磨面の好ましい例は、高精度炭化ケイ素研磨面に化学蒸着ダイヤモンド(すなわち、「CVDダイヤモンド」)のコーティングを配置するようにさらに処理することができる。研磨面上に配置されたCVDダイヤモンドコーティングは、研磨面の性能および耐用年数を向上させるのに効果的であり得る。表面にCVDダイヤモンドコーティングを配置する方法は既知である。1つの例示的な方法によって、マイクロ波電力および/または電気電力、ホットフィラメント、レーザ、電子ビームなどを使用して炭素ガスを非常に高い温度でイオン化し、イオン化された炭素は、好ましくは連続的なダイヤモンドコーティングとして基材(例えば、記載されているような炭化ケイ素セグメントの三次元構造表面)上に堆積する。このプロセスの間、基材は約800℃の温度に達し得るので、セラミックセグメントのセラミック材料は、この高温に耐える種類でなければならない。 A preferred example of a silicon carbide polished surface as described can be further processed to place a coating of chemical vapor deposited diamond (i.e., "CVD diamond") on the precision silicon carbide polished surface. A CVD diamond coating placed on an abrasive surface can be effective in improving the performance and service life of the abrasive surface. Methods of depositing CVD diamond coatings on surfaces are known. One exemplary method ionizes carbon gas at very high temperatures using microwave and/or electrical power, hot filaments, lasers, electron beams, etc., and the ionized carbon is preferably continuously as a diamond coating on a substrate (e.g., a three-dimensional structured surface of silicon carbide segments as described). During this process, the substrate can reach temperatures of approximately 800°C, so the ceramic material of the ceramic segment must be of a type that can withstand this high temperature.
一旦形成されると、本明細書に記載されているような研磨面を含む炭化ケイ素本体は、平坦で剛性のベースプレートに取り付けられる研磨炭化ケイ素「パッド」、「セグメント」、または「インサート」としてパッドコンディショナに組み込むことができる。例示的なパッドコンディショナの構造としては、高精度炭化ケイ素研磨面を有する1つまたは複数の炭化ケイ素本体を支持する剛性円盤状プレート(またはベース)が挙げられる。剛性プレートは、トッププレート表面と、ボトムプレート表面と、トッププレート表面およびボトムプレート表面の間に延在するプレート厚とを含む。1つまたは複数の炭化ケイ素セグメントは、プレートに取り付けられて、研磨面を提供する。 Once formed, a silicon carbide body containing an abrasive surface as described herein is attached to a flat, rigid base plate as an abrasive silicon carbide "pad," "segment," or "insert." Can be incorporated into conditioner. An exemplary pad conditioner structure includes a rigid disc-shaped plate (or base) that supports one or more silicon carbide bodies with precision silicon carbide polishing surfaces. The rigid plate includes a top plate surface, a bottom plate surface, and a plate thickness extending between the top plate surface and the bottom plate surface. One or more silicon carbide segments are attached to the plate to provide a polishing surface.
好ましいコンディショナは、1つまたは好ましくは複数の研磨セグメント(または「パッド」または「コンディショニングセグメント」)が取り付けられた平坦で剛性のプレート(例えば、ディスク、支持体、基材など)を含み、それぞれの研磨セグメントは、高密度炭化ケイ素突起を含む、本明細書に記載されているような研磨面を含む。一例を図4に示す。パッドコンディショナ26は、プレート24の一方の面に取り付けられた炭化ケイ素セグメント20を有する剛性ベースプレート24を含む。各炭化ケイ素セグメント20は、本明細書記載の研磨面を含む。ベースプレート24は、実質的に平坦であり、剛性が高く、強く、厚さが実質的に均一であり、パッドコンディショナ26が、CMPツールのパッド表面を効果的な結果にコンディショニングするために使用できるように、研磨セグメント20を支持するのに効果的である。プレートとして有用な材料の例としては、金属材料およびセラミック材料が挙げられる。平らで剛性のプレートとして有用であり得る材料の具体的な例としては、ステンレス鋼、モリブデン、アルミニウム、およびセラミック、例えばアルミナ、ステアタイトもしくはジルコニア、または他の類似の金属(合金を含む)およびセラミック材料が挙げられるが、これらに限定されない。パッドコンディショナの研磨面を提供する目的で、研磨セグメントは、プレートの表面に接着剤で接着されるなど、任意のやり方でプレートに固定できる。
Preferred conditioners include a flat, rigid plate (e.g., disk, support, substrate, etc.) to which one or preferably multiple abrasive segments (or "pads" or "conditioning segments") are attached, each with a The abrasive segment of includes an abrasive surface as described herein that includes dense silicon carbide protrusions. An example is shown in FIG.
使用中、本発明のパッドコンディショナ、例えば図4のパッドコンディショナ26は、化学機械平坦化パッド(CMPパッド)の表面をコンディショニングするためのCMPツールとともに使用可能である。有用なCMPツールの例として、露出面を有するCMPパッドを保持する回転プラテンが挙げられる。支持体は、典型的には、露出したパッド表面に隣接して(例えば、パッド表面の上面に)配置される。支持体の開口部は、パッドコンディショナに適合している。パッドコンディショナの研磨面がCMPパッド表面に対向する状態でパッドコンディショナが開口部に配置されると、研磨面とCMPパッド表面との間に接触および運動が提供される。接触および運動は、研磨面とCMPパッド表面との間に摩擦を生じ、研磨面がCMPパッド表面から材料を研磨する。
In use, a pad conditioner of the present invention, such as
記載されているようなパッドコンディショナは、有用な研磨性能を示すことができ、または好ましくは、他の点は同等だが、本明細書に記載されているような高精度炭化ケイ素研磨面を含まないパッドコンディショナと比較して、より精密に制御された(例えば、ばらつきが低減された)切削速度によって示されるような改善された研磨性能を示し得る。本明細書に基づいて、切削速度に関して研磨面の侵略性の所望のおよび良好に制御された(他のパッドコンディショナと比較して)レベルを達成するために高精度炭化ケイ素研磨面を準備できることを見出した。コンディショニング工程の類似の装置および条件(時間、温度、速度など)を用いた類似のCMPパッド(類似の組成、表面摩耗などのパッド)との切削速度の比較において、記載されているコンディショニングパッドは、所望の切削速度を有するように準備することができ、複数のそのようなパッドコンディショナの個々の切削速度(すなわち、パッド間のばらつき)は、本発明ではない研磨面を用いて作製されたパッドと比較して、より少ないばらつきを示す。 Pad conditioners such as those described can exhibit useful abrasive performance or, preferably, otherwise equivalent, include a precision silicon carbide abrasive surface such as those described herein. The pad conditioner may exhibit improved polishing performance as indicated by more precisely controlled (eg, reduced variation) cutting speeds compared to pad conditioners without pad conditioners. Based on this specification, high precision silicon carbide polishing surfaces can be prepared to achieve desired and well-controlled (compared to other pad conditioners) levels of polishing surface aggressiveness with respect to cutting speed. I found out. In a comparison of cutting speed with similar CMP pads (pads of similar composition, surface wear, etc.) using similar equipment and conditions (time, temperature, speed, etc.) of the conditioning process, the described conditioning pads: Pads made with abrasive surfaces that can be prepared to have a desired cutting speed, and the individual cutting speeds (i.e., variations between pads) of multiple such pad conditioners are not of the present invention. shows less variation compared to
Claims (1)
各突起が、前記ランド面と当該突起の最も遠い表面の間に垂直方向に延在する高さを有し、前記突起の高さが、25~75マイクロメートルの範囲であり、前記研磨面の前記突起の高さの標準偏差が5マイクロメートル未満であり、
各突起が、20~150マイクロメートルの範囲の基部幅を有し、前記研磨面の前記突起の基部幅の標準偏差が7マイクロメートル未満である、方法。 A method of forming a polishing surface of a pad conditioner for conditioning a chemical mechanical processing (CMP) pad on a silicon carbide body, the method comprising: forming a polishing surface of a pad conditioner on a silicon carbide body with a porosity of less than 5 percent; removing dense silicon carbide from a block of silicon carbide having a flat surface to produce a plurality of protrusions of dense silicon carbide extending from a flat land surface;
Each protrusion has a height extending vertically between the land surface and the furthest surface of the protrusion, the height of the protrusion is in the range of 25-75 micrometers, and the height of the protrusion is in the range of 25 to 75 micrometers; the standard deviation of the height of the protrusion is less than 5 micrometers,
Each protrusion has a base width in the range of 20 to 150 micrometers, and the standard deviation of the base width of the protrusion on the polishing surface is less than 7 micrometers.
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