(57)【要約】【課題】研削加工対象であるＣＭＰパッドの表面状態を一定に保持しつつ、ＣＭＰパッドの長寿命化を図ることができるＣＭＰコンディショナー及びＣＭＰコンディショナーの製造方法を提供する。【解決手段】基板のマウンド４の表面から突出する切刃５を用いて、ＣＭＰパッドに研削加工を施すものである。切刃として、断面円弧をなす凸状に形成されるとともに、表面が炭素系薄膜５ａで補強された凸曲面状切刃を備える。凸曲面状切刃は、平均曲率半径が０．０２〜０．５ｍｍに設定された半球状に形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面から突出した切刃を用いて、前記基板に対向配置されたＣＭＰパッドに研削加工を施すＣＭＰコンディショナーであって、
前記切刃として、断面円弧をなす凸状に形成されるとともに表面が炭素系薄膜で補強された凸曲面状切刃を備えることを特徴とするＣＭＰコンディショナー。
【請求項２】
前記切刃は、基板本体から上方へ突出するマウンドの表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰコンディショナー。
【請求項３】
前記凸曲面状切刃は、平均曲率半径が０．０２〜０．５ｍｍに設定された半球状に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コンディショナー。
【請求項４】
前記切刃が、全て前記凸曲面状切刃によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣＭＰコンディショナー。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣＭＰコンディショナーの製造方法であって、
基板の表面にレーザー加工を施すことで前記凸曲面状切刃となる断面円弧をなす凸状を形成する凸状形成工程と、
気相合成法によって、少なくとも前記断面円弧をなす凸状の表面に炭素系薄膜を形成する薄膜形成工程とを備えることを特徴とするＣＭＰコンディショナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の研磨を行う半導体研磨装置のＣＭＰパッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰコンディショナー及びＣＭＰのコンディショナーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体産業の進展とともに、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方法の必要性が高まっており、特に、半導体ウエハでは、その集積度の向上ととも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、半導体ウエハに対して、多孔性のＣＭＰパッドを用いたＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシュ）研磨が一般に行われている。
【０００３】
半導体ウエハ等の研磨加工に用いられるＣＭＰパッドは、研磨時間が経過していくにつれ目詰まりや圧縮変形を生じ、その表面状態が次第に変化していく。すると、研磨速度の低下や不均一研磨等の好ましくない現象が生じるので、ＣＭＰパッドコンディショナーを用い、ＣＭＰパッドの表面を定期的に研削加工することにより、ＣＭＰパッドの表面状態を一定に保って、半導体ウエハ等に対する良好な研磨状態を維持する工夫が行われている。
【０００４】
ＣＭＰパッドを研削加工するために用いられるＣＭＰパッドコンディショナーの一例として、特許文献１、２に開示されたものが知られている。
特許文献１のＣＭＰパッドコンディショナーでは、基板の表面に形成された複数の突起部（マウンド部）に鋭利なエッジ部を有する超砥粒（切刃）が金属メッキ相によって分散固定され、これら超砥粒の頂面部分がＣＭＰパッドに押し付けられて研削することで、該ＣＭＰパッドの表面状態を一定に維持している。
また、特許文献２のＣＭＰパッドコンディショナーでは、リング状の隆起部並びにこれらリング状の隆起部の内側に分散配置された複数の隆起部に、表面に鋭利なエッジ部を有する超砥粒が金属メッキ相で分散固定され、これら超砥粒の頂面部分がＣＭＰパッドに押し付けられて研削することで、ＣＭＰパッドの表面状態を一定に維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７１２６３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３７０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載されたＣＭＰパッドコンディショナーにおいては、基板に形成された複数の突起部あるいはリング状の隆起部に、それぞれ分散固定された超砥粒からなる切刃によって、ＣＭＰパッドの表面を削り取りながら同時に毛羽立たせることで、該ＣＭＰパッドの表面状態を一定に保っている。このように、鋭利なエッジ部を有する超砥粒によって、基本的に研削加工対象であるＣＭＰパッドの表面を削り取ることで、その表面状態を一定に保つものであるため、ＣＭＰパッドの寿命が短くなる問題があった。
【０００７】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、研削加工対象であるＣＭＰパッドの表面状態を一定に保持しつつ、ＣＭＰパッドの長寿命化を図ることができるＣＭＰコンディショナー及びＣＭＰコンディショナーの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明のＣＭＰコンディショナーは、基板の表面から突出した切刃を用いて、前記基板に対向配置されたＣＭＰパッドに研削加工を施すＣＭＰコンディショナーであって、前記切刃として、断面円弧をなす凸状に形成されるとともに表面が炭素系薄膜で補強された凸曲面状切刃を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記のように構成されたＣＭＰコンディショナーによれば、鋭いエッジ部を有することなく断面円弧をなす凸状に形成された凸曲面状切刃を備えており、この凸曲面状切刃を研削加工対象であるＣＭＰパッドに当接させると、該ＣＭＰパッドの当接面をさほど削り取ることなく、主に目詰まりを解消するに止まることで、ＣＭＰパッドの表面状態を一定に保つ。
つまり、背景技術で説明した鋭利なエッジ部を有する超砥粒からなる切刃を用いて研削加工を行うのに比べて、ＣＭＰパッドの研削量が減少する。
また、凸曲面状切刃の表面が炭素系薄膜で補強されているので、ＣＭＰパッドに当接する際に、凸曲面状切刃自体の磨耗量が軽減される。
【００１０】
前記切刃は、基板本体から上方へ突出するマウンドの表面に形成されていることが好ましい。
この場合、基板本体上のマウンドが形成されていない箇所は切刃が形成されておらずマウンドの表面より一段低くなっており、この箇所を切屑等の排出通路として利用することで、ＣＭＰパッドに含まれる切屑やスラリを外部に排出することができる。このため、ＣＭＰパッドコンディショナーの目詰まりをすみやかに解消できる。また、基板本体から上方へ突出するマウンド上に切刃が設けられているため、マウンドを有することなく面一とされた基板本体上に切刃を設ける場合に比べ、比較的軟らかいＣＭＰパッドに当接する際にも、切刃がベタ当たりするのを回避でき、ＣＭＰパッドに対する切刃の接触圧を高く設定できる。
【００１１】
前記凸曲面状切刃は、曲率半径が０．０２〜０．５ｍｍに設定された半球状に形成されていることが好ましい。
この場合、切刃が適宜大きさに設定されているため、ＣＭＰパッドを研削加工する際の研削量を少なく保つこと、並びに切屑やスラリの良好な排出性を得ることの両面をバランス良く確保できる。
【００１２】
前記切刃が、全て前記凸曲面状切刃によって構成されていることが好ましい。
この場合、切刃全てが凸曲面状切刃によって構成されているため、ＣＭＰパッドを研削加工する際の研削量をより一層減少できる。
【００１３】
本発明のＣＭＰコンディショナーの製造方法では、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣＭＰコンディショナーの製造方法であって、基板の表面にレーザー加工を施すことで前記凸曲面状切刃となる断面円弧をなす凸状を形成する凸状形成工程と、気相合成法によって、少なくとも前記断面円弧をなす凸状の表面に炭素系薄膜を形成する薄膜形成工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記のＣＭＰコンディショナーの製造方法では、例えば基板がＳｉＣやＳｉ３Ｎ４などのセラミック材料であっても、レーザー加工を採用しているため、断面円弧をなす凸状となるよう任意の形状に容易に加工することができる。また、気相合成法により炭素系薄膜を形成するので、凸曲面状切刃となる凸状の表面にほぼ均一の厚さの薄膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＣＭＰパッドを研削加工する際に、該ＣＭＰパッドの当接面をさほど削り取ることなく主に目詰まりを解消して、ＣＭＰパッドの表面状態を一定に保つことができ、ＣＭＰパッドの長寿命化を図ることができる。加えて、凸曲面状切刃自体の磨耗量が軽減されるため、ＣＭＰパッドコンディショナー自身の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態のＣＭＰパッドコンディショナーの平面図である。
【図２】本発明の実施形態のＣＭＰパッドコンディショナーの正面図である。
【図３】図１のIII円部の拡大図である。
【図４】図２のIV円部を拡大した一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態のＣＭＰパッドコンディショナーを図１〜図４を参照して説明する。図１はＣＭＰパッドコンディショナーの平面図、図２はＣＭＰパッドコンディショナーの正面図である。
これらの図に示すように、ＣＭＰパッドコンディショナー１は、略円板状をなし、図示しない中心軸周りに回転する基板２を有する。基板２は、炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミックス材料からなっている。
基板２は、円板状の基板本体３と、基板本体３の片面に外方へ突出するように形成されたマウンド４とを備える。マウンド４上には図３、図４に示すように切刃５が形成されている。
【００１８】
マウンド４は、基板２の他の部分より一段高く形成されていて、例えば円錐台状に形成されている。マウンド４の高さＨは０．５〜３００μｍ、半径Ｌは０．５〜３ｍｍ程度に設定されている。また、マウンド４の数は、図１では図面の見易さの関係から９個しか記載していないが、実際には、例えば基板２が４インチの場合、１００〜２００個程度形成される。
【００１９】
マウンド４上には図３，図４に示すように切刃５が形成されている。切刃５は、この図示例の場合、例えば半径ｌが０．０２〜０．５ｍｍに設定された半球状の凸曲面状切刃で全て構成されている。また、切刃５は、例えば、一つのマウンド４上で１〜２０個程度形成される。
【００２０】
切刃５の表面には例えばダイヤモンド薄膜等の炭素系薄膜５ａが形成され、これによって切刃５が補強されている。なお、炭素系薄膜５ａは、少なくとも切刃５となる部分に形成されていれば足り、他の部分まで形成される必要はない。また、炭素系薄膜５ａの膜厚は、３〜２０μｍ程度に設定される。
【００２１】
なお、切刃５の形状としては、図では、半球状に形成されているが、これに限られることなく、頂部が断面円弧をなすとともにその裾の部分が外方に漸次広がる形状であってもよく、また、卵を縦長方向に沿って半分に切断した断面半楕円状であってもよく、要は研削加工対象であるＣＭＰパッド（図示略）に接する頂部が凸曲面状（断面円弧をなす凸状）に形成されていれば足りる。
【００２２】
次に、このＣＭＰパッドコンディショナー１の製造方法について説明する。
まず、基板２を用意する。基板２にはマウンド４が形成されるが、このマウンド４は、成形時に基板本体３と一体的に形成していても良く、あるいは、基板本体３とは別個に形成し、後工程で接着剤等の適宜固定手段によって基板本体３に取り付けても良い。さらに、後述するように、切刃５となる部分をレーザー加工によって形成するときに同時にマウンド４を形成しても良い。
【００２３】
次いで、マウンド４に切刃５となる部分が半球状となって残るように、例えばＹＡＧレーザーの第３高調波を用いたレーザースキャンニングによって、他の部分を切断加工する（凸状形成工程）。
【００２４】
次いで、気相合成法熱フィラメント炉からなる反応容器を用い、ＣＶＤ法により、切刃５となる部分の表面に炭素系薄膜５ａを形成する（薄膜形成工程）。詳しくは、反応容器内において、メタン（ＣＨ４）濃度１％程度に設定し、この環境下で切刃５となる部分にダイヤモンド薄膜を形成する。
なお、炭素系薄膜５ａは、切刃５となる部分に形成すれば足りるため、基板２上の他の部分にマスキングを施し、後工程で、切刃５とは異なる部分の炭素系薄膜５ａをマスクとともに除去してもよい。また、切刃５となる部分のみに炭素系薄膜５ａを形成する方が、かえって面倒な場合には、マウンド４の片面全域あるいは基板２の片面全域に炭素系薄膜５ａを形成しても良い。
【００２５】
上記構成のＣＭＰパッドコンディショナー１によれば、切刃が、鋭いエッジ部を有することなく断面円弧をなす凸状に形成されているので、研磨対象であるＣＭＰパッドに当接する際に、該ＣＭＰパッドの当接面をさほど削り取ることなく主に目詰まりを解消するだけに止まることで、ＣＭＰパッドの表面状態を一定に保つことができる。このため、比較的高額なＣＭＰパッドの長寿命化を図ることができる。
また、切刃５の表面を炭素系薄膜５ａによって補強しているので、ＣＭＰパッドに当接する際に、切刃５自体の磨耗量も減少できる。
また、切刃５を半球状に形成しているので、ＣＰＭパッドを研削加工するにあたり、指向性がなく、あらゆる方向に対して均一の研削が行える。
【００２６】
また、切刃５を、基板本体３から上方へ突出する円板状のマウンド４上に形成しており、基板本体３のマウンド４を形成していない箇所は切刃５が形成されておらず、しかもマウンド４の表面より一段低くなっており、この箇所を排出通路として利用することができる。つまり、この箇所を利用して、ＣＭＰパッドに含まれる切屑やスラリを、積極的に外部に排出することができ、切屑等の排出性に優れる。このため、ＣＭＰパッドコンディショナーの目詰まりをすみやかに解消できる。
【００２７】
また、基板本体３から上方へ突出するマウンド４上に切刃５を設けているため、マウンドを有することなく面一とされた基板本体３上に切刃５を設ける場合に比べ、比較的軟らかいＣＭＰパッドに当接する際にも、切刃５がベタ当たりするのを回避でき、ＣＭＰパッドに対する切刃５の接触圧を高く設定できる。
【００２８】
また、切刃５を、曲率半径が０．０２〜０．５ｍｍに設定された凸状に形成しているため、ＣＭＰパッドを研削加工する際の研削量を少なく保つこと、並びに切屑やスラリの良好な排出性を得ることの両面をバランス良く確保できる。
つまり、切刃５の頂部を０．０２ｍｍに満たない曲率半径の半球状に形成する場合には、切刃５が鋭利なエッジ部を有することと同じ意味になり、ＣＭＰパッドを研削加工する際にＣＭＰパッドの研削量が増してしまう。一方、切刃５を０．５ｍｍを越える曲率半径の半球状に形成する場合には、個々の切刃５の頂部がなだらかになりすぎることから、切屑やスラリを良好に排出できなくなるおそれがある。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は、これらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、前記した実施形態では、基板２を炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）で形成する例を示したが、これに限られることなく、他のセラミックス材料で形成しても良い。
【００３０】
また、前記実施形態では、切刃５の全てを凸曲面状切刃で構成しているが、これに限られることなく、一つのＣＭＰパッドコンディショナーで、従来一般に用いられている超砥粒からなる切刃と、本発明の特徴的構成要素である凸曲面状切刃とを併用してもよい。この場合、超砥粒からなる切刃と凸曲面状切刃との割合は、使用目的や使用条件等に応じて適宜決定すれば足りる。
また、前記実施形態では、マウンド４を円錐台状としたが、これに限られることなく、円板状や楕円状あるいは多角形状としてもよい。
また、前記実施形態では、切刃５の表面にダイヤモンド薄膜を形成する例を示したが、これに限られることなく、例えばＤＬＣ等で炭素系薄膜５ａを構成しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＣＭＰパッドコンディショナー
２  基板
３  基板本体
４  マウンド
５  切刃（凸曲面状切刃）
５ａ  炭素系薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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