(57)【要約】      （修正有）【課題】確実、かつ均一な研磨効果が得られるパッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面と製造用金型の構造を提供する。【解決手段】外枠と、結合層と、複数の研磨粒子と、を備える。結合層は、外枠に内設され、研磨粒子は、結合層の表面に設けられ、結合層は円の中心部から順を追って、第１区域と第２区域を設けられ、第２区域はアーク状を形成する複数の突起部を有し、突起部は間隔を置いて、第１区域の外周に繞設され、第２区域に備える研磨粒子の分布密度は第１区域より小さく、かつ鋭い端の高さは１２５μｍより小さい。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
回転方式によって、研磨パッドの表面を研磨処理する、パッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面構造であって、
ディスク状の構造体を形成し、その周縁は環状の隔壁を設ける、外枠と、
前記外枠の内部に充填することによってディスク状の構造体を形成し中心部から外部へ順を追って、第１区域と第２区域を設けられ、前記第２区域は、弧状を形成した複数の突起部を設けていて、かつ前記突起部は、間隔を置いて、前記第１区域の外周部に繞設され、前記突起部は断面から見たとき、半円形状の構造体を形成する、結合層と、
前記第１区域と前記第２区域に設けられ、前記第２区域に備える研磨粒子の分布密度は、前記第１区域の前記研磨粒子の分布密度より小さく、前記第２区域の前記研磨粒子の鋭い端の高度差は１２５μｍより小さい、複数の研磨粒子と、を備えるパッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面。
【請求項２】
前記外枠は、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ，  ＰＰＳ）からなり、前記研磨粒子は例えば、ナチュラルダイヤモンド、人工ダイヤモンド、窒化ホウ素または炭化珪素のいずれかより選択することを特徴とする、請求項１記載のパッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面構造。
【請求項３】
前記研磨粒子は、樹脂接着、ろう付け固着、高温焼結、電気メッキまたはセラミック固着などの方式によって、前記結合層に設けられることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のパッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面構造。
【請求項４】
前記外枠の形状に対応して設けられ、前記下型は前記第２区域に対応して、弧形を形成する複数の凹み溝を設けられ、前記凹み溝は連絡穴を内設され、前記連絡穴はさらに空気抜き取り装置に接続されている、下型と、
前記下型の片側に取り付けていて、かつ複数のめくら穴を設けられ、前記空気抜き取り装置が稼働するときは、前記凹み溝に対して真空の吸着力量を形成して、折り曲げ変形によって、前記凹み溝に収容することができる、塑形プレートと、
前記塑形プレートの片側に設けられ、前記めくら穴の内部に位置する、接着層と、
前記塑形プレートの片側に設けていて、かつ複数の穴部を開けられ、前記穴部は、前記めくら穴の位置に対応して設けられ、前記研磨粒子が間隔を置いて敷設する、接着性を有しないシルクスクリーンと、
前記接着性を有しないシルクスクリーンの片側に設けられ、前記研磨粒子の鋭い端を押さえて、前記塑形プレートの内部に挿入に備える押え板と、を備える、前記弾性の押え板と前記接着性を有しないシルクスクリーンを取り除いた後、前記外枠は前記下型を覆い被せて収容空間を形成され、前記結合層を前記収容空間の内部に充填して、前記結合層が凝固し成型した後、前記第２区域において、表面を突き出す突起部の環状仕上げ面を形成することを特徴とする、請求項１記載のパッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面構造の製造用金型の構造。
【請求項５】
前記めくら穴は、９０度より小さいテーパ穴またはピラミッド穴のいずれかを選択することができる、請求項４記載の製造用金型の構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、化学機械研磨の分野に関し、特にパッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面と製造用金型構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
時代が新しいものを求めて進化する中、ハイテク電子製品消費市場の競争によって、すべてのウェハー設計は、高密度の処理に引かれるなか、すべてのウェハー生産プロセスが高度なチャレンジに直面している。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
そのうち、チップの集積回路は線幅の微小化につれて、ウェハーの生産プロセス面の平坦化仕上げ（Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）に強いニーズを形成して、リソグラフィープロセスにおける高低差から起因する集積困難の問題を解決する。そのため、良く見かける化学機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，  ＣＭＰ）によって達成を図る。そのうち、主な消耗材は研磨パッド、研磨液と、パッドコンディショナー（ｐａｄ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）であり、パッドコンディショナーと研磨パッド相互の働きは、化学機械研磨技術のコストに影響する重要な要素である。
【０００４】
現在、パッドコンディショナーは、精密組合せの方式を追求するため、ほとんどは研磨粒子またはより平坦化による処理と製作の方向を採っており、パッドコンディショナーは使用するときに、研磨パッド表面の浅い層で均一な荒さの研磨表面を形成することによって、研磨液と組み合わせて、工作物を研磨するときに強力かつ均一な部材の除去効果を発揮できる。しかし、数が数万に及ぶ研磨粒子を異方性多面体の状態で設置されるため、研磨粒子の鋭い端方向の一致性を知ることができないほか、不確定な変化要素が多く関わっているため、パッドコンディショナー製品の機能及び応用は、後工程の研磨パッドによる研磨処理の品質安定性が重要な部分であるが、生産品質を安定化させ、かつ製品をスクリーニングして確認することができない状態において、ウェハープロセスの平坦化工程に応用されたとき、製造の品質安定性を維持できないことは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記問題点について、本考案の一目的は、パッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面構造を提供する。外周部に位置する複数の弧形を形成する突起部を利用し、複数の弧形の切刃構造を形成して、研磨作業において、同じ区域に対して、多重の切刃の方式により、繰り返しの研磨を行うことによって、研磨の効率を大幅に向上できる。
【０００６】
本考案の次の目的は、パッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面構造を提供する。突起部の形状及び間隔を置いた設置方式を利用し、研磨パッド表面層の部材は、研磨プロセスにおいて、延在する弾み空間を形成して、確実、かつ均一な研磨効果が得られる。
【０００７】
前記目的を達成するため、本考案のパッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面構造は、ディスク状の構造体からなり、周縁部は、環状の隔壁を有する外枠と、前記外枠の内部に充填することによって、ディスク状の構造体を形成し、円の中心部の外部方向へ順を追って、第１区域と第２区域を設けられ、第２区域は弧形を形成する複数の突起部を有し、かつ前記突起部は間隔を置いて、第１区域の外周部に繞設する結合層と、前記第１区域と前記第２区域に設けられ、かつ前記第２区域に敷設された研磨粒子の分布密度は前記第１区域に敷設された研磨粒子の分布密度より小さく、前記第２区域に敷設された研磨粒子の鋭い端の高度差は１２５μｍより小さい、複数の研磨粒子と、を備える。そのうち、外枠は、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ，  ＰＰＳ）からなり、研磨粒子は例えば、ナチュラルダイヤモンド、人工ダイヤモンド、窒化ホウ素または単価珪素のいずれかより選択できる。さらに、研磨粒子は例えば、樹脂接着、ロウ付け固着、高温焼結、電気メッキまたはセラミック固着などの方式によって、結合層に設けることができる。
【０００８】
一実施例において、突起部を断面から見たときは半円形の構造体を形成し、研磨作業のとき、突起部は上部のみが研磨パッドと線状の接触を形成され、凹み部同士は適切な間隔空間が形成されているため、研磨パッド表面層の部材は延在する弾み空間を得て、より良い研磨効果が得られる。
本考案もう一つの目的は、パッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面と製造用金型の構造を提供する。外周部区域に複数の弧形の凹み溝を備えた下型と、塑形プレート並び空気抽出装置を結合した設計を利用し、パッドコンディショナー弧形切刃の仕上げ面構造を高速に仕上げて、製造品質を維持し製造効率を向上する。
【０００９】
前記目的を達成するため、本考案の製造用金型は外枠の形状に対応して設けられ、第２区域に対応して弧形を形成した複数の凹み溝を設けられ、凹み溝はそれぞれ連絡穴を内設され、連絡穴は空気抽出装置に接続されている下型と、下型の片側に設けられ、複数のめくら穴を有し、空気抽出装置が稼働するときは、凹み溝に対して真空の吸着力量を形成することによって、折り曲げ変形して凹み溝の内部に収容させる、塑形プレートと、塑形プレートの片側に設けていて、かつめくら穴の内部に位置する接着層と、塑形プレートの片側に設けていて、かつ複数の穴部を有し、穴部は、めくら穴の位置に対応して開けることによって、敷設された研磨粒子を仕切って敷設に備える、接着性を有しないシルクスクリーンと、接着性を有しないシルクスクリーンの片側に設けていて、研磨粒子の鋭い端を押さえて塑形プレートの内部に挿入に備える、弾性の押え板と、を備える。弾性押え板と接着性を有しないシルクスクリーンを取り除いた後、外枠を下型に覆い被せることによって、収容空間を形成され、結合層は、収容空間に充填し内設され、結合層が凝固成形した後、第２区域において表面を突き出す突起部の環状仕上げ面を形成する。
【００１０】
そのうち、めくら穴は例えば、９０度より小さいテーパ穴またはピラミッド穴のいずれかを選択し、接着層と研磨粒子を収容して置き、研磨粒子をそびえ立たせる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の好ましい実施例の構造態様図である。
【図２】本考案もう一つの好ましい実施例の構造態様図である。
【図３】本考案の好ましい実施例において、製造用金型の構造態様図である。
【図４】本考案の製作状態を示す図である（その１）。
【図５】本考案の製作状態を示す図である（その１）。
【図６】本考案の製作状態を示す図である（その３）。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本考案の内容のさらなる理解を図るため、下記の説明に図式を組み合わせ、参考に供する。
【実施例】
【００１３】
図１と２、本考案の各実施態様の構造概略図を参照する。パッドコンディショナー弧状切刃の仕上げ面と製造用金型の構造１は、外枠１１と、結合層１２と、複数の研磨粒子１３と、を備える。
【００１４】
そのうち、外枠１１は、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｓｕｌｆｉｄｅ，  ＰＰＳ）からなるディスク状の構造体を形成していて、かつ外枠１１の周縁部は、環状の隔壁１１１を設けられている。
【００１５】
結合層１２は、外枠１１の内部に充填していて、ディスク状の構造体を形成され、結合層１２の円の中心部から順を追って、第１区域１２１と第２区域１２２とを設けられ、第２区域１２２は弧形を形成する複数の突起部１２２１を設けられ、突起部１２２１は断面から見たとき、半円形の構造体を形成していて、かつ突起部１２２１は間隔を置いて、第１区域１２１の外周部に繞設することによって、周縁部に表面を突き出す複数の弧状切り刃状の突起部を有し、中央部は平面を形成する仕上げ面構造を形成される。または図２に示すように、突起部１２２１は断面から見たとき、三角形の構造体を形成する。研磨粒子１３は、例えばナチュラルダイヤモンド、人工ダイヤモンド、窒化ホウ素または炭化珪素のいずれかを選択し、高度は高く研磨用に堪えられるものが好ましい。研磨粒子１３は、例えば樹脂接着、ろう付け固着、高温焼結、電気メッキまたはセラミック固着などの方式によって、結合層１２の第１区域１２１と第２区域１２２に設けられ、かつ第２区域１２２に敷設する研磨粒子１３の分布密度は、第１区域１２１に敷設する研磨粒子１３の分布密度より小さく、第２区域１２２の研磨粒子１３の鋭い端の高度差は１２５μｍより小さい。
【００１６】
研磨作業のとき、上部と研磨パッド（図示しない）だけで線的接触を形成する。さらに、突起部１２２１の間は、規則を有し幅広く、間隔を置いた設計により、複数の仕切区域を設けられている。よって、研磨作業のとき、研磨パッドの浅い層の材料は、突起部１２２１の圧迫により変形を引き起こし、研磨粒子１３を研磨に当てる。浅い層の材料が突起部１２２１に接触されないとき、浅い層の材料は、間隔を置いた設計によって形成する延在の弾み空間を形成し、浅い層の材料は、弾性を利用し原状回復した後、再び研磨に当てられる。このようなプロセスが繰り返され、確実、かつ均一な研磨効果が得られる。公知技術の平面形状の仕上げ面は、浅い層の材料が均一に押さえながら研磨するため、浅い層の材料は従来の弾性に戻す可能性があるほか、弾性を回復しても、表面は平らでないため、確実、かつ均一な研磨効果を得ることはできない。これに対して、本考案は、確実に研磨効果を向上できることが裏付けられる。
【００１７】
本考案は、パッドコンディショナー弧状切刃仕上げ面の構造１の製造に備えて、真空圧着装置専用の金型製造の構造２がさらに提供されている。引き続き、図３、本考案の好ましい実施例の製造用金型の構造態様図を参照する。図に示すように、製造用金型の構造２は、下型２１と、塑形プレート２２と、接着層２３と、接着性を有しないシルクスクリーン２４と、弾性の押え板２５と、を備える。
【００１８】
そのうち、下型２１は外枠１１の形状に対応して設けられ、下型２１は、第２区域１２２に対応して、弧形を形成する複数の凹み溝２１１を設けられ、凹み溝２１１は、連絡穴２１２を内設され、連絡穴２１２はさらに、空気抜き取り装置３に接続される。特に注意したいことは、凹み溝２１１の断面形状は、矩形または半円形を形成し、かつ凹み溝２１１は、下型２１の周縁部から円の中心部に向かって曲がるように設計され、複数の類弧形の切刃状が形成される。
【００１９】
塑形プレート２２は、下型２１の上方に覆い被せていて、かつ塑形プレート２２上は、複数のめくら穴２２１を設けられ、めくら穴２２１の形状は例えば、９０度より小さいテーパ穴またはピラミッド穴のいずれかを選択し、研磨粒子１３の一時収容ができるほか、よりそびえ立たせることができる。空気抜き取り装置３が稼働するとき、凹み溝２１１に対して真空の吸着力量を形成し、塑形プレート２２は自ら一定の靱性を有し、真空吸着力量を受けるとき、塑形プレート２２の折り曲げ変形を引き起して、凹み溝２１１の内部に収容される。特に注意したいことは、変形の形状は、凹み状の円弧形に限られず、凹み状の三角形を形成することもできる。
【００２０】
接着層２３は、塑形プレート２２のめくら穴２２１に内設され、研磨粒子１３の鋭い端の位置を一時固定することができる。
【００２１】
接着性を有しないシルクスクリーン２４は、塑形プレート２２の上方に設けられ、かつ接着性を有しないシルクスクリーン２４上は、複数の穴部２４１を開けられ、穴部２４１は、めくら穴２２１の位置に対応して設けられている。
【００２２】
弾性の押さえ板２５は、接着性を有しないシルクスクリーン２４の上方に設けられているため、研磨粒子１３が接着性を有しないシルクスクリーン２４の上方に取り付けられたとき、研磨粒子１３は、穴部２４１の内部に陥るほか、研磨粒子１３の鋭い端は、めくら穴２１の接着層２３に一時的に固定される。
【００２３】
引き続き、図４〜６、本考案を製作するときの態様図を参照する。図３も併せて参照する。図４に示すものは、研磨粒子１３は接着性を有しないシルクスクリーン２４上に設けられている。図５に示すものは、空気抜き取り装置３を利用し連絡穴２１２を介して、凹み溝２１１に真空吸着力量を形成することによって、塑形プレート２２が凹み溝２１１に対応する位置は、凹み溝２１１の内部に吸着され折り曲げを引き起し、かつ塑形プレート２２の上面は、凹み溝２１１の位置に対応して、複数の円弧形の凹み態様を形成すると共に、研磨粒子１３は、穴部２４１を介してめくら穴２２１の内部に落とした後、弾性の押さえ板２５が研磨粒子１３を下方に押さえることによって、研磨粒子１３の鋭い端は、接着層２３の内部へ一時的に固定される。図６に示すものは、弾性の押さえ板２５と接着性を有しないシルクスクリーン板２４を取り除いた後、外枠１１を下型２１に覆い被せて。収容空間を形成して、結合層１２を収容空間に充填させ、結合層１２が凝固し成型した後、下型２１と、塑形プレート２２と、接着層２３を取り除き、結合層１２の周縁部に表面を突き出す複数の突起部１２２１を形成することによって、複数の類弧形切刃の仕上げ面を形成する。
【００２４】
前述とおり、本考案のパッドコンディショナー弧状切刃仕上げ面の構造１は、塑形プレート２２の周縁部に複数の９０度以下のテーパ形またはピラミッド形のめくら穴２２１を設けられ、接着層２３と合わせて、異なる多面体の研磨粒子１３を一時固定して置き、さらに、弾性の押さえ板２５の押さえ力量によって圧入され、随時に位置を固定すると共に、高さがまちまちの状態を形成して、外枠１１と結合層１２の固定によって、必要な仕上げ面を形成する。さらに、下型２１は、弧形の凹み溝２１１を設けられ、パッドコンディショナー弧状切刃仕上げ面の構造１に鋸歯形状の弧形切刃を形成し、研磨パッド上に施す確実でない表面安定化処理区域に引き起こす不均一性を打ち消して、断層を飛び越えて、必要により接触面積を調整するなど仕上げの深さを制御し、研磨パッドの過度な消耗及びかき傷を防止できるほか、荒さの仕上げはより確実、均一に行うことができる。よって、化学機械研磨（ＣＭＰ）のハイエンド作業に適用したとき、高速化、より順調に行うことができる。このほか、本考案のパッドコンディショナー弧状切刃仕上げ面の構造１は、入念に設計された製造用金型の構造２によって仕上げられているため、製造の品質を維持でき、製造効率を向上できる。
【符号の説明】
【００２５】
１        パッドコンディショナー弧状切刃仕上げ面の構造
１１      外枠
１１１    環状の隔壁
１２      結合層
１２１    第１区域
１２２    第２区域
１２２１  突起部
１３      研磨粒子
２        製造用金型の構造
２１      下型
２１１    凹み溝
２１２    連絡穴
２２      塑形プレート
２２１    めくら穴
２３      接着層
２４      接着性を有しないシルクスクリーン
２４１    穴部
２５      弾性の押え板
３        空気抜き取り装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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