JPH10217103A - 研磨用クロスのドレッサー及びその製造方法 - Google Patents
研磨用クロスのドレッサー及びその製造方法Info
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Abstract
の研磨にスクラッチ傷を付けることのない研磨用クロス
のドレッサー及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ポリッシング装置の研磨用クロスの表面
をドレッシングして目立てや研磨による経時変化を修正
する研磨用クロスのドレッサーであって、金属基体1の
表面に多数の尖頭状の突起部3を形成し、金属基体1の
少なくとも突起部が形成された表面2に耐摩耗性硬質膜
4を形成した。
Description
の被研磨物の表面研磨に用いられるポリッシング装置の
研磨用クロスの研磨による経時変化を修正する研磨用ク
ロスのドレッサー及びその製造方法に関するものであ
る。
に用いられるポリッシング装置はターンテーブル上面に
研磨用クロスを貼り付け、該研磨用クロスの上面にトッ
プリング等に装着された被研磨物の表面を当接し、研磨
用クロスの上面に砥液(スラリー)を注入しながら、研
磨用クロスと被研磨物の相対運動により被研磨物の表面
を研磨する構成である。
磨が継続すると研磨用クロスに砥液の砥粒、被研磨物の
研磨屑等が付着したり、突き刺さったり、研磨の継続に
より研磨用クロスの表面が経時変化を起す。そこで、所
定時間研磨を継続したら、研磨用クロスの表面をドレッ
サーを用いてドレッシングして、目立てや経時変化の修
正をする必要がある。従来この種のドレッサーとして
は、セラミックス焼結材を用いたセラミックス焼結ドレ
ッサー、表面にダイヤモンド粒を電着した電着ドレッサ
ーが使われている。
において、SiC、Si3N4、Al2O3等に代表される
セラミックス焼結材を用いたセラミックス焼結ドレッサ
ーは、非常に脆く、割れやすいために、加工方法が難し
く、製造コストが高いという欠点を有している。
に、リング状の金属基体100の表面に湿式電着法によ
るダイヤモンド分散メッキが行われ、図6にその断面を
示すように、メッキ膜101中に数十μm〜数百μmの
ダイヤモンド粒子102が埋め込まれた構成である。こ
の電着ドレッサーでは研磨中にダイヤモンド粒子102
が脱落することもあり、半導体ウエハー等の被研磨物の
研磨面に深いスクラッチ傷を付けるという欠点があっ
た。
バイスパターンを研磨して平坦化するために用いられる
ポリッシング装置の研磨用クロスをドレッシングするド
レッサーでは、ドレッシングに際して前記の脱落したダ
イヤモンド粒子102が該研磨用クロスの中に埋め込ま
れ、半導体ウエハーの研磨表面にスクラッチ傷を付ける
という致命的な欠点を有している。
で、上記問題点を除去し、製造が簡単で、半導体ウエハ
ー等の被研磨物の研磨表面にスクラッチ傷を付けること
のない研磨用クロスのドレッサー及びその製造方法を提
供することを目的とする。
め、請求項1に記載の発明は、ポリッシング装置の研磨
用クロスの表面をドレッシングして目立てや研磨による
経時変化を修正する研磨用不織物のドレッサーであっ
て、金属基体の表面に多数の尖頭状の突起部を形成し、
該金属基体の少なくとも該突起部が形成された表面を耐
摩耗性硬質膜で覆ったことを特徴とする。
に記載の研磨用クロスのドレッサーにおいて、耐摩耗性
硬質膜が遷移金属系窒化物又は、窒化物系セラミックス
膜又は、炭化物系セラミックス膜又は、酸化物系セラミ
ックス膜又は、ダイヤモンドライクカーボン膜又は、複
合セラミックス膜又は、窒化膜又は、炭化膜のいずれか
であることを特徴とする。
に記載の研磨用クロスのドレッサーにおいて、遷移金属
系窒化物又は窒化膜が窒化チタンからなることを特徴と
する。
ング装置の研磨用クロスの表面をドレッシングして目立
てや研磨による経時変化を修正する研磨用クロスのドレ
ッサー製造方法であって、金属基体の表面に機械加工に
より、多数の尖頭状の突起部を形成した後、該金属基体
の少なくとも該突起部が形成された表面に耐摩耗性硬質
膜を形成することを特徴とする。
に記載の研磨用クロスのドレッサー製造方法において、
耐摩耗性硬質膜がセラミックス膜であり、該セラミック
ス膜は化学蒸着法又は、物理蒸着法又は、溶射法又は、
湿式メッキ法又は、溶融メッキ法で形成することを特徴
とする。
に記載の研磨用クロスのドレッサー製造方法において、
物理蒸着法がスパッタリング法又は、イオンプレーティ
ング法又は、イオン注入法又は、イオンビームを利用す
る成膜法であることを特徴とする。
に記載の研磨用クロスのドレッサー製造方法において、
耐摩耗性硬質膜が窒化チタン膜であり、該窒化チタン膜
は化学蒸着法又は、物理蒸着法又は、溶射法又は、湿式
メッキ法で形成することを特徴とする。
に記載の研磨用クロスのドレッサー製造方法において、
耐摩耗性硬質膜が窒化チタン膜であり、該窒化チタン膜
は遷移金属としてチタンを真空蒸着すると同時に窒素イ
オンを主体とするイオンビームを照射するダイナミック
ミキシング法で形成することを特徴とする。
に記載の研磨用クロスのドレッサー製造方法において、
耐摩耗性硬質膜がダイヤモンドライクカーボン膜であ
り、該ダイヤモンドライクカーボン膜は化学蒸着法又
は、物理蒸着法又は、溶射法又は、湿式メッキ法又は、
溶融メッキ法で形成することを特徴とする。
4に記載の研磨用クロスのドレッサー製造方法におい
て、耐摩耗性硬質膜がダイヤモンドライクカーボン膜で
あり、該ダイヤモンドライクカーボン膜はカーボンを蒸
着すると同時に窒素イオンを主体とするイオンビームを
照射するダイナミックミキシング法で形成することを特
徴とする。
に基づいて説明する。図1(a)は本発明の研磨用クロ
スのドレッサーの表面の一部を示す図で、同図(b)は
その断面を示す図である。本ドレッサーは金属基体1の
表面に機械加工により多数のピラミット状(四角錐状)
の突起部3を形成し、該金属基体1の突起部3が形成さ
れた表面2を耐摩耗性硬質膜4で覆った構成である。な
お、突起部の形状はピラミット状に限定されるものでは
なく、例えば、円錐、三角錐、多角錐等の尖頭状の突起
部であればよい。なお、本発明のドレッサーの表面形状
は図5に示すものと略同じであるのでその説明は省略す
る。
チタンに代表される遷移金属系窒化物、窒化ボロン及び
窒化炭素に代表される窒化物系セラミックス、炭化クロ
ム、炭化ボロンに代表される炭化物系セラミックス又は
ダイヤモンドライクカーボン等のセラミックス等が好適
である。耐食性、耐摩耗性に関連した膜特性向上のため
には、前記セラミックスの二種類以上を複合化させた複
合セラミックス膜等も好適である。例えば、チタン・ア
ルミニウム複合窒化物セラミックス等が挙げられる。ま
た、複合セラミックス膜としては、例えば、積層セラミ
ックス膜、繊維合成膜、3元系以上のセラミックス膜等
がある。なお、耐久性が要求される場合、前記セラミッ
クス膜のビッカース硬さが2000kg/mm2以上である
ことが望ましい。また、金属基体1の表面を窒化膜、炭
化膜と改質しても良い。
は、化学蒸着法又は物理蒸着法又は溶射法又は湿式メッ
キ法又は溶融メッキ法などが好適である。耐久性の点か
らセラミックス膜の金属基体1への密着力が充分高いこ
とが望まれるので、溶融メッキ法、溶射法等が好適であ
る。
グ装置に利用される研磨用クロスのドレッサーでは、ド
レッサー面の平坦性が要求される。金属基体1の熱的変
形及び熱的変質を防止するために、前記耐摩耗性硬質膜
4の形成温度をできるだけ低温化することが望まれる。
スパッタリング法又はイオンプレーティング法又はイオ
ン注入法又はイオン注入併用真空蒸着(ダイナミックミ
キシング)法等に代表されるイオンビーム技術を利用す
る成膜方法は、前記セラミックス膜形成温度が比較的低
温であることから、前記セラミックス膜の形成方法とし
ては好適である。
着とイオンビーム照射を同時に行うダイナミックミキシ
ング法は、処理温度が比較的低温であり、前記耐摩耗性
硬質膜4の金属基体1への密着力が強いので、半導体ウ
エハー研磨用のポリッシング装置に利用される研磨用ク
ロスのドレッサー及びその製造方法には好適である。
04鋼に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼又は
析出硬化型ステンレス鋼又はマルテンサイト系ステンレ
ス鋼又は2相ステンレス鋼等が挙げられる。また、本発
明における金属基体の材料としては、前記ステンレス鋼
に限定されるものではなく、高耐食性が要求される場
合、チタン合金などの高級金属材料も好適である。
にチタンの真空蒸着と同時に窒素イオンを主体とするイ
オンビーム照射する前記ダイナミックミキシング法で、
窒化チタン薄膜を形成すると、該窒化チタン薄膜は後に
詳述するように金属基体1に高い密着性を有すると共
に、良好な耐摩耗性を有するから、耐久性に優れた研磨
クロスのドレッサーを提供できる。
チタン硬質膜は膜自体のビッカース硬さ2500kg/
mm2以上、更に膜と基板材料との密着力がスクラッチ
試験によるせん断応力2.8GPa以上と硬さ、密着力
共に優れている。
れた表面2に耐摩耗性硬質膜4を形成する具体例を説明
する。図2はダイナミックミキシング法による窒化チタ
ン薄膜を形成するための概念図である。回転軸6に固定
され冷却された銅製ホルダー5にドレッサーの基体とな
る図1に示すような表面2に突起部3が形成された金属
基体1をこの突起部3が形成された面を外側にして装着
配置する。
源7が配置される。蒸発源9からチタン蒸気10を金属
基体1に向けて発し、イオン源7から窒素イオンを主体
とするイオンビーム8を金属基体1に向けて照射すると
同時に、電子ビームでチタンを蒸発することにより、金
属基体1の表面に窒化チタン薄膜を形成する。こうして
形成された窒化チタン薄膜のビッカース硬さは2500
kg/mm2以上、薄膜と金属基体1との密着力は2.
8GPa以上(スクラッチ試験によるせん断応力)であ
る。また、本実施形態で形成された窒化チタン薄膜の膜
厚は5μmである。なお、この膜厚は本例に限定される
ものではない。
9からカーボン蒸気を金属基体1に向けて照射し、同時
にイオン源7から窒素イオンを主体とするイオンビーム
8を金属基体1に向けて照射することにより、金属基体
1の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成する。
ここで得られたダイヤモンドライクカーボン膜の膜厚は
5μm、そのビッカース硬さ2500kg/mm2以
上、膜と金属基体1との密着力は2.8GPa以上(ス
クラッチ試験によるせん断応力)である。
レッサーを用いてドレッシングした研磨用クロスを用い
て半導体ウエハーを研磨した場合の研磨面の比較結果を
示す図である。同図において、ドレッサーの表面被覆
が、従来例は図5に示すようにダイヤモンド粒子102
を電着したダイヤモンド砥粒被覆、実施形態1はダイナ
ミックミキシング法で形成した窒化チタン硬質膜(膜硬
度3500HV)、実施形態2はダイナミックミキシン
グ法で形成したダイヤモンドライクカーボン膜(膜硬度
2500HV)、実施形態3はダイナミックミキシング
法で形成した窒化チタン硬質膜(膜硬度3500HV)
である。
2=0.3mm、谷幅W1=0mm、高さh=0.15
mm{図1の(b)参照}のものを、実施形態2はW2
=0.3mm、W1=0mm、h=0.15mmのもの
を、実施形態3はW2=0.6mm、W1=0.3m
m、h=0.15mmのものをそれぞれ用いている。
inで研磨した場合、ウエハー200枚当り1枚程度の
確率で研磨面に深い傷があるのに対して、実施形態1、
実施形態2及び実施形態3いずれもウエハー研磨面に傷
がない。なお、ポリッシング速度は実施形態1が75n
m/min、実施形態2が80nm/min、実施形態
3が103nm/minである。図3から明らかなよう
に、本実施形態は従来例に比較し、極めて優れたドレッ
サーである。
属基体1の表面に形成する突起部3の密度(個/m2)
とウエハーポリッシング速度(nm/min)との関係
を示す図である。図示するように、ウエハーポリッシン
グ速度は突起部3の密度に依存することがわかる。
半導体ウエハー等の被研磨物の研磨に際して、研磨面に
スクラッチ傷等の損傷の与えることのない、研磨用クロ
スのドレッサー及びその製造方法を提供できる。
(a)は一部表面を、同図(b)は断面を示す図であ
る。
ある。
ッシング試験の結果を示す図である。
度とウエハーポリッシング速度の関係を示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 ポリッシング装置の研磨用クロスの表面
をドレッシングして目立てや研磨による経時変化を修正
する研磨用クロスのドレッサーであって、 金属基体の表面に多数の尖頭状の突起部を形成し、該金
属基体の少なくとも該突起部が形成された表面を耐摩耗
性硬質膜で覆ったことを特徴とする研磨用クロスのドレ
ッサー。 - 【請求項2】 前記請求項1に記載の研磨用クロスのド
レッサーにおいて、 前記耐摩耗性硬質膜が遷移金属系窒化物又は、窒化物系
セラミックス膜又は、炭化物系セラミックス膜又は、酸
化物系セラミックス膜又は、ダイヤモンドライクカーボ
ン膜又は、複合セラミックス膜又は、窒化膜又は、炭化
膜のいずれかであることを特徴とする研磨用クロスのド
レッサー。 - 【請求項3】 前記請求項2に記載の研磨用クロスのド
レッサーにおいて、遷移金属系窒化物又は窒化膜が窒化
チタンからなることを特徴とする研磨用クロスのドレッ
サー。 - 【請求項4】 ポリッシング装置の研磨用クロスの表面
をドレッシングして目立てや研磨による経時変化を修正
する研磨用クロスのドレッサー製造方法であって、 金属基体の表面に機械加工により、多数の尖頭状の突起
部を形成した後、該金属基体の少なくとも該突起部が形
成された表面に耐摩耗性硬質膜を形成することを特徴と
する研磨用クロスのドレッサー製造方法。 - 【請求項5】 前記請求項4に記載の研磨用クロスのド
レッサー製造方法において、 前記耐摩耗性硬質膜がセラミックス膜であり、該セラミ
ックス膜は化学蒸着法又は、物理蒸着法又は、溶射法又
は、湿式メッキ法又は、溶融メッキ法で形成することを
特徴とする研磨用クロスのドレッサー製造方法。 - 【請求項6】 前記請求項5に記載の研磨用クロスのド
レッサー製造方法において、 前記物理蒸着法がスパッタリング法又は、イオンプレー
ティング法又は、イオン注入法又は、イオンビームを利
用する成膜法であることを特徴とする研磨用クロスのド
レッサー製造方法。 - 【請求項7】 前記請求項4に記載の研磨用クロスのド
レッサー製造方法において、 前記耐摩耗性硬質膜が窒化チタン膜であり、該窒化チタ
ン膜は化学蒸着法又は、物理蒸着法又は、溶射法又は、
湿式メッキ法で形成することを特徴とする研磨用クロス
のドレッサー製造方法。 - 【請求項8】 前記請求項4に記載の研磨用クロスのド
レッサー製造方法において、 前記耐摩耗性硬質膜が窒化チタン膜であり、該窒化チタ
ン膜は遷移金属としてチタンを真空蒸着すると同時に窒
素イオンを主体とするイオンビームを照射するダイナミ
ックミキシング法で形成することを特徴とする研磨用ク
ロスのドレッサー製造方法。 - 【請求項9】 前記請求項4に記載の研磨用クロスのド
レッサー製造方法において、 前記耐摩耗性硬質膜がダイヤモンドライクカーボン膜で
あり、該ダイヤモンドライクカーボン膜は化学蒸着法又
は、物理蒸着法又は、溶射法又は、湿式メッキ法又は、
溶融メッキ法で形成することを特徴とする研磨用クロス
のドレッサー製造方法。 - 【請求項10】 前記請求項4に記載の研磨用クロスの
ドレッサー製造方法において、 前記耐摩耗性硬質膜がダイヤモンドライクカーボン膜で
あり、該ダイヤモンドライクカーボン膜はカーボンを蒸
着すると同時に窒素イオンを主体とするイオンビームを
照射するダイナミックミキシング法で形成することを特
徴とする研磨用クロスのドレッサー製造方法。
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