ケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ
【課題】研磨パッドとの接触部において面接触となるようにして使用時の摩耗を軽減すると共に、研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易くする。
【解決手段】回転する円形平盤状のベース部材２９の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げた凸形の円弧状曲面の表面に研磨グリッド３４を略均一に分布させて固着した研磨面３１を、研磨盤の研磨パッドの表面に上方から押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において面接触の状態として研磨し、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に等間隔で形成され、上記ベース部材の中心Ｏから外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向Ｒと反対側に傾斜して延びる複数の凹溝３３により、上記研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分２９ａから外部に排出し易くしたものである。
【解決手段】回転する円形平盤状のベース部材２９の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げた凸形の円弧状曲面の表面に研磨グリッド３４を略均一に分布させて固着した研磨面３１を、研磨盤の研磨パッドの表面に上方から押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において面接触の状態として研磨し、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に等間隔で形成され、上記ベース部材の中心Ｏから外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向Ｒと反対側に傾斜して延びる複数の凹溝３３により、上記研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分２９ａから外部に排出し易くしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上でウェハ等の被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨パッドを研磨する研磨ドレッサに関し、特に、上記研磨パッドとの接触部において面接触となるようにして使用時の摩耗を軽減し長寿命化を図ると共に、研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにしたケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路等の半導体製品の製造において、集積回路の容量の増大化の要求に応じて回路の集積度が高まりつつあるが、それに伴って回路の層間の絶縁膜も薄くなりつつある。このような要求に応じて、図１０に示すように、シリコン基板１上に配線パターンに従って配線溝２を形成し、この状態でシリコン基板１の全表面にアルミニウム等の金属層３を形成し、この金属層３を研磨して上記配線溝２内にのみ金属層３を残して平坦な配線パターンを形成し、これを多層に積層することにより集積回路を製造する技術が採用されている。
【０００３】
図１１は、上記集積回路の製造においてシリコン基板１の全表面に形成された配線用の金属層３を研磨する際に用いられるケミカルマシンポリッシャ（以下「ＣＭＰ」と略称する）の研磨盤４を示す断面図である。図１１に示すように、この研磨盤４は、平盤状の基台５上に平坦な研磨パッド６を張り付けて構成されている。そして、例えば酸等の化学研磨剤に微細な研磨材を混ぜ、これを上記研磨盤４の研磨パッド６の表面に供給し、該研磨盤４を回転させて、保持具７に保持されたシリコン基板１の金属層３を上記研磨パッド６の表面に接触させることにより、上記金属層３を化学研磨剤及び研磨材で研磨する。
【０００４】
一方、上記研磨盤４の研磨パッド６も上記金属層３の研磨時に摩耗し、研磨パッド６の平坦度を維持できなくなるため、上記ＣＭＰには、該研磨パッド６を研磨する研磨装置が備えられている。そして、この研磨装置に備えられた研磨ドレッサで上記研磨パッド６を研磨するようになっている。
【０００５】
図１２は従来の研磨ドレッサ８を示す中央横断面図であり、図１３のＡ−Ａ線断面図である。この研磨ドレッサ８は、例えば円形の平盤状のベース部材９の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げ、その盛上げ部１０の断面形状を上記ベース部材９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成し、その表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面１１を形成して成っていた。
【０００６】
また、図１３は従来の研磨ドレッサ８を示す平面図である。ここで、上記盛上げ部１０の研磨面１１の円周方向には、ベース部材９の中心から半径方向に直線状に延びて放射状に走る凹溝１３が所定間隔で形成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
そして、図１４に示すように、上記研磨ドレッサ８を保持具１２で保持し、上記研磨盤４を回転させて該保持具１２に保持された研磨ドレッサ８の研磨面１１を研磨パッド６の表面に上方から接触させることにより、上記研磨盤４の研磨パッド６の表面を研磨していた。このとき、保持具１２の中心部に矢印Ｐのように加工圧力Ｐをかけて上記研磨ドレッサ８の研磨面１１を研磨盤４の研磨パッド６に上方から押し付けると、該研磨面１１の押圧力で上記研磨パッド６はその弾性により少し沈んだ状態で変形する。そして、この研磨面１１による研磨パッド６の研磨により、該研磨パッド６の表面の平坦度を維持するとともに、パッド表面のクリーニングも行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２９５８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記従来の研磨ドレッサ８においては、図１２に示すように、円形の平盤状のベース部材９の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げ、その盛上げ部１０の断面形状を上記ベース部材９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成し、その表面に研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面１１を形成していたので、その研磨面１１の内周側面１１ａが立ち上がり、ベース部材９の内側部分９ａが凹んだ状態となっていた。このことから、図１４に示すように、研磨ドレッサ８の研磨面１１を上記研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から接触させて該研磨パッド６の表面を研磨すると、その研磨により発生した研磨粉やスラリー等が研磨面１１の内周側面１１ａに遮られて研磨ドレッサ８の外部に排出されず、内側部分９ａに溜まることがあった。
【００１０】
そして、研磨ドレッサ８の内側部分９ａに溜まった研磨粉等がそこに固着すると、その固着した研磨粉等の全体の面積（例えばＳ1）で研磨パッド６の表面を押圧することになり、外周部にて所定幅で円周方向に盛り上げられた研磨面１１（面積がＳ2として、Ｓ2＜Ｓ1とする）で研磨パッド６を押圧する圧力は、加工圧力Ｐが一定である限り小さくなる。このように、研磨面１１による研磨パッド６に対する押圧力が小さくなると、研磨ドレッサ８による研磨レートが低下するものであった。
【００１１】
一方、従来の研磨ドレッサ８においては、図１３に示すように、上記研磨面１１の円周方向には複数本の凹溝１３が所定間隔で形成されているが、この凹溝１３は、ベース部材９の中心から半径方向に直線状に延びて放射状に走るように形成されていた。このとき、上記研磨ドレッサ８の回転速度が速い場合は、内側部分９ａに溜まった研磨粉等は、遠心力の作用により放射状に走る凹溝１３を通って外部に排出される。しかし、実際の研磨ドレッサ８の回転速度は例えば毎秒１〜1.5回転程度と遅く、殆ど遠心力が働かず、内側部分９ａに溜まった研磨粉等は、上記凹溝１３を通って殆ど外部に排出されなかった。したがって、上述のように、研磨ドレッサ８による研磨レートが低下するのを改善することはできなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにしたケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサは、平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上で被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨パッドを研磨するものであって、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げその表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面を形成し、該研磨面の断面形状を上記ベース部材の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成して成る研磨ドレッサにおいて、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝を等間隔で形成して成り、上記研磨面を上記研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨するようにしたものである。
【００１４】
このような構成により、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げた凸形の円弧状曲面の表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着した研磨面を、研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨し、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に等間隔で形成され、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝により、上記研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにする。
【００１５】
また、上記研磨面に形成された凹溝は、少なくともその前半部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるようにしたものである。これにより、少なくともその前半部が、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるように形成された凹溝によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等がベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出する。
【００１６】
さらに、上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さとされている。これにより、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００１７】
さらにまた、上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さとされている。これにより、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００１８】
また、上記研磨面に形成された凹溝の入口部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出している。これにより、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出している凹溝の入口部によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等を捕捉して、ベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げその表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着した研磨面を、研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨し、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に等間隔で形成され、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝により、上記研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにすることができる。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２０】
また、請求項２に係る発明によれば、少なくともその前半部が、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるように形成された凹溝によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等がベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出することができる。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２１】
さらに、請求項３に係る発明によれば、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２２】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２３】
また、請求項５に係る発明によれば、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出している凹溝の入口部によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等を捕捉して、ベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出することができる。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサを示す中央横断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】上記研磨ドレッサを示す平面図である。
【図３】上記研磨ドレッサの盛上げ部及び研磨面を示す拡大図であり、図１のＤ部を示す拡大断面図である。
【図４】図２のＥ部を示す拡大図であり、（ａ）はＥ部の平面図であり、（ｂ）はＥ部の斜視図である。
【図５】図２のＥ部を示す他の実施例の拡大斜視図である。
【図６】図７において、研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させた状態の拡大説明図である。
【図７】上記研磨ドレッサの使用状態を示す断面説明図である。
【図８】上記研磨ドレッサを備えたＣＭＰを示す平面図である。
【図９】上記ＣＭＰの要部を示す斜視図である。
【図１０】ＣＭＰによって研磨されるシリコン基板を示す断面図である。
【図１１】ＣＭＰによってシリコン基板を研磨する状態を示す断面説明図である。
【図１２】従来の研磨ドレッサを示す中央横断面図であり、図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】上記従来の研磨ドレッサを示す平面図である。
【図１４】従来の研磨ドレッサの使用状態を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサを示す中央横断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面図である。また、図２は上記研磨ドレッサを示す平面図である。この研磨ドレッサ１５は、平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上でウェハ等の被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャ（以下「ＣＭＰ」と略称する）において上記研磨パッドを研磨するものである。
【００２６】
まず、上記ＣＭＰ１６の概要について図８及び図９を参照して説明する。図８において、ロードステーション１７は、ウェハカセット（図示せず）を載置するために設けられた場所である。このウェハカセットには、図１０に示すようなシリコン基板１上に金属層３が形成された処理前のウェハ１４が収納されている。クリーンステーション１８は、搬送アーム１９に上記ウェハ１４を渡すために設けられた場所である。上記搬送アーム１９は、クリーンステーション１８でウェハ１４を吸着等して支持し、図中、矢印方向に回転して後述の各位置に搬送する。
【００２７】
プライマリプラテン２０は、上記ウェハ１４の金属層３を実際に研磨する場所であり、図１１に示すように、平坦で回転可能な研磨盤４が設けられており、その表面には平坦な研磨パッド６が張り付けられている。また、温度上昇を抑えるための冷却装置等（図示せず）が配設されている。
【００２８】
パッドコンディショナ２１は、上記プライマリプラテン２０の研磨パッド６の表面を研磨するものであり、ドレッサアーム２２の先端には、図９に示すように位置調節具２３を介して本発明の研磨ドレッサ１５が回転自在に取り付けられている。そして、上記パッドコンディショナ２１は、ドレッサアーム２２の基端部を支点として矢印Ｃ−Ｃ’方向に回動するようになっている。尚、パッドコンディショナ２１は、上記のように矢印Ｃ−Ｃ’方向に回動するのではなく、ドレッサアーム２２の全体を横方向に平行移動させるような構成であってもよい。
【００２９】
スラリー供給ノズル２４は、ｐＨの小さい硝酸等の酸の化学研磨剤に研磨材を混合させたスラリーをプライマリプラテン２０上の研磨パッド６に供給するノズルである。
【００３０】
ファイナルプラテン２５は、回転可能な平坦な定盤であり、上記プライマリプラテン２０上での研磨により処理対象のウェハ１４の表面に付着した研磨剤等を洗い落とすために設けられたものである。そして、純水供給ノズル２６は、このファイナルプラテン２５の表面に純水を供給するノズルである。
【００３１】
エンドステーション２７は、上記ファイナルプラテン２５で洗滌後のウェハ１４を搬送アーム１９から受け取って一旦置くための場所である。アンロードステーション２８は、以上の処理済みのウェハ１４を収納するウェハカセットを載置するために設けられた場所である。なお、上記クリーンステーション１８とエンドステーション２７は、ロードステーション１７からアンロードステーション２８に向かうウェハ１４の搬送経路の途中に設けられている。
【００３２】
次に、上記のような構成のＣＭＰ１６において、プライマリプラテン２０に設けられた研磨盤４の研磨パッド６（図１１参照）を研磨する研磨ドレッサ１５について、図１〜図５を参照して説明する。この研磨ドレッサ１５の全体構成は、図２に示すように回転する円形の平盤状のベース部材２９の外周部を図１に示すように所定幅で円周方向に盛り上げ、その盛上げ部３０の表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し、研磨面３１を形成して成る。なお、上記研磨ドレッサ１５の回転速度は、従来と同様に例えば毎秒１〜1.5回転程度である。
【００３３】
上記ベース部材２９は、研磨グリッドを金属電着により固着することができる金属材料で形成され、又はシリコンで形成され、或いは化学研磨剤に対する耐性に優れたベークライト等のジュラコン樹脂で形成されている。また、このベース部材２９の板面の例えば２箇所には、図８に示すドレッサアーム２２の先端に研磨ドレッサ１５を取り付けるための取付け用孔２９ｂがあけられている。
【００３４】
そして、図３に示すように、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１の断面形状が上記ベース部材２９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成されている。即ち、図３において、上記盛上げ部３０の断面形状が所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成され、この凸形の円弧状曲面の盛上げ部３０の表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッド３４が固着されて研磨面３１が形成されている。これにより、この研磨面３１の断面形状も所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に仕上げられることとなる。
【００３５】
さらに、上記盛上げ部３０の表面への研磨グリッドの固着は、ニッケル等の金属を用いた金属電着によりダイヤモンドグリッドを略均一に分布させて固着し、研磨面３１を形成している。なお、金属電着に限られず、ロウ付けで固定してもよい。或いは、ガラスボンド又はレジンボンド等の化学研磨剤に対する耐性を有する接着剤を用いて、上記盛上げ部３０の表面へダイヤモンドグリッドを略均一に分布させて接着してもよい。
【００３６】
なお、上記研磨面３１への研磨グリッドの固着を、金属電着により固着させたものにおいては、該研磨グリッドの固着を容易且つ強固にすることができる。また、上記研磨面３１への研磨グリッドの固着を、化学研磨剤に対する耐性を有する接着剤で接着したものにおいては、化学研磨剤による研磨グリッドの剥がれ落ちを防止することができる。さらに、上記研磨グリッドをダイヤモンドグリッドとしたので、ダイヤモンドグリッドは材質が硬いと共に化学研磨剤にも強いので、前記研磨盤４の研磨パッド６を研磨するのに最も適している。
【００３７】
ここで、本発明においては、図２に示すように、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１に、複数の凹溝３３，３３，…が等間隔で形成されている。この凹溝３３は、前記研磨パッド６を研磨する際に発生する研磨粉やスラリー等がベース部材２９の凹んだ状態の内側部分２９ａ（図１参照）から外部に排出し易いようにするもので、上記ベース部材２９の中心Ｏから外方に延びる半径方向に対して該ベース部材２９の回転方向Ｒと反対側に傾斜して延びている。そして、図４（ａ）に示すように、上記凹溝３３は、少なくともその前半部は、ベース部材２９の円周方向に盛り上げられた研磨面３１の内周側面３１ａを形成する円に対して接線方向に延びている。このようにすると、上記ベース部材２９の回転に伴ってその回転方向Ｒと反対側にずれる研磨粉等が、ベース部材２９の内側部分２９ａから矢印Ｑのようにスムーズに外部に排出する。
【００３８】
なお、図２及び図４（ａ）においては、凹溝３３の全長が内周側面３１ａを形成する円の接線方向に直線状に延びている状態を示しているが、本発明はこれに限られず、凹溝３３の後半部は上記円の内方又は外方に向けて湾曲する曲線状であってもよい。また、凹溝３３の傾斜方向は、上記内周側面３１ａを形成する円に対して接線方向に限られず、適宜の角度でベース部材２９の回転方向Ｒと反対側に傾斜していればよい。
【００３９】
また、図４（ｂ）に示すように、上記研磨面３１に形成された凹溝３３の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面３１の高さｈより大きい寸法の深さとされている。すなわち、図４（ｂ）において、ベース部材２９の内側部分２９ａの平面からの研磨面３１の高さをｈとし、上記凹溝３３の底部がベース部材２９の内側部分２９ａの平面より深さｔだけ掘られているとすると、この凹溝３３の全体の深さは（ｈ＋ｔ）となる。このようにすると、後述の図７に示すように、上記研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッド６を上記研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、その弾性変形量よりも凹溝３３の全体の深さ（ｈ＋ｔ）の方が大きく、上記凹溝３３の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００４０】
さらに、図４（ａ）に示すように、上記研磨面３１に形成された凹溝３３の入口部３３ａは、円周方向に盛り上げられた研磨面３１の内周側面３１ａより内側まで張り出している。この入口部３３ａは、ベース部材２９の回転に伴ってその回転方向Ｒと反対側にずれる研磨粉等を捕捉するもので、その先端部が上記内周側面３１ａを形成する円の内側まで延びている。これにより、上記ベース部材２９の内側部分２９ａに発生した研磨粉等がスムーズに外部に排出する。
【００４１】
なお、図５に示すように、上記研磨面３１に形成された凹溝３３の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面３１の高さｈと同じ寸法の深さであってもよい。すなわち、図５において、ベース部材２９の内側部分２９ａの平面からの研磨面３１の高さをｈとし、上記凹溝３３の底部がベース部材２９の内側部分２９ａの平面と同一面であるとすると、この凹溝３３の全体の深さはｈのみとなる。この場合も、後述の図７に示すように、上記研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッド６を上記研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、その弾性変形量よりも研磨面３１の高さｈの方が大きく、上記凹溝３３の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００４２】
ここで、本発明による研磨ドレッサ１５の具体的な寸法を一例として示すと、図２において、ベース部材２９の直径は約100mmであり、そのベース部材２９の外周部にて円周方向に盛り上げられた研磨面３１の所定幅（直径方向の幅）は約７mmであり、該研磨面３１の円周方向に等間隔で形成された複数の凹溝３３は８本である。そして、図６は、後述の図７において、研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッド６を上記研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させた状態の拡大説明図である。図６において、図４（ｂ）に示す研磨面３１の高さｈは約0.8mmであり、同じく図４（ｂ）に示す凹溝３３の底部がベース部材２９の内側部分２９ａの平面より掘られた深さｔは約0.2mmであり、上記研磨パッド６の弾性変形による沈み量ｃは約0.3mmであり、その弾性変形後の上記凹溝３３の入口部の高さｄは約0.5mmとなる。しかし、これらの具体的な寸法は、一例であり、適宜変更してもよい。
【００４３】
このように構成された研磨ドレッサ１５を用いて図８及び図９に示すプライマリプラテン２０に設けられた研磨盤４の研磨パッド６を研磨するには、図７に示すように、上記研磨ドレッサ１５を図９に示すドレッサアーム２２の先端に設けられた位置調節具２３の保持具１２で保持し、上記研磨盤４を回転させて該保持具１２に保持された研磨ドレッサ１５の研磨面３１を研磨パッド６の表面に上方から接触させることにより、該研磨パッド６の表面を研磨する。
【００４４】
このとき、保持具１２の中心部に矢印Ｐのように加工圧力をかけて上記研磨ドレッサ１５の研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６に上方から押し付けると、該研磨面３１の押圧力で上記研磨パッド６はその弾性により少し沈んだ状態で変形する。本発明においては、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１の断面形状がベース部材２９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成されているので、図７に示すように、まずその円弧状曲面の頂部だけで研磨パッド６の表面に接触し、さらに押圧力が大きくなるに従って研磨パッド６が変形して研磨面３１と研磨パッド６との接触が深まると共に、接触部分が上記円弧状曲面の頂部の両側方に広がって行く。
【００４５】
そして、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１が所定の押圧力で研磨パッド６の表面に押し付けられた状態では、該研磨パッド６の表面は研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で変形し、該円弧状曲面の頂部を中心とした或る広がりのある幅で接触して、結果的に研磨面３１と研磨パッド６との接触において円周方向に延びる面接触の状態が得られる。
【００４６】
このことから、上記研磨面３１に分布固着された研磨グリッド３４は、或る広がりのある幅で分布固着されたものが研磨パッド６に面として接触して研磨することとなり、一部分のみが早く摩耗してしまうことを防止することができ、研磨ドレッサ１５の寿命を長くすることができる。したがって、該研磨ドレッサ１５の交換間隔を延長することができ、一つの研磨ドレッサ１５で多くの枚数の研磨盤４の研磨パッド６を研磨して、研磨盤４の研磨効率を向上することができる。
【００４７】
また、本発明においては、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１に、上記ベース部材２９の中心Ｏから外方に延びる半径方向に対して該ベース部材２９の回転方向Ｒと反対側に傾斜して延びる複数の凹溝３３が等間隔で形成されているので、上記研磨パッド６を研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材２９の内側部分２９ａから外部に排出し易いようにすることができる。したがって、上記ベース部材２９の内側部分２９ａに発生した研磨粉等が上記凹溝３３を通って外部に排出されて、研磨ドレッサ１５による研磨レートが低下するのを防止することができる。このことから、該研磨ドレッサ１５の交換間隔を延長することができる。
【符号の説明】
【００４８】
４…研磨盤
５…基台
６…研磨パッド
１２…保持具
１４…ウェハ
１５…研磨ドレッサ
１６…ＣＭＰ
２０…プライマリプラテン
２１…パッドコンディショナ
２２…ドレッサアーム
２９…ベース部材
２９ａ…ベース部材の内側部分
３０…盛上げ部
３１…研磨面
３１ａ…研磨面の内周側面
３３…凹溝
３３ａ…凹溝の入口部
３４…研磨グリッド
Ｏ…ベース部材の中心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上でウェハ等の被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨パッドを研磨する研磨ドレッサに関し、特に、上記研磨パッドとの接触部において面接触となるようにして使用時の摩耗を軽減し長寿命化を図ると共に、研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにしたケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路等の半導体製品の製造において、集積回路の容量の増大化の要求に応じて回路の集積度が高まりつつあるが、それに伴って回路の層間の絶縁膜も薄くなりつつある。このような要求に応じて、図１０に示すように、シリコン基板１上に配線パターンに従って配線溝２を形成し、この状態でシリコン基板１の全表面にアルミニウム等の金属層３を形成し、この金属層３を研磨して上記配線溝２内にのみ金属層３を残して平坦な配線パターンを形成し、これを多層に積層することにより集積回路を製造する技術が採用されている。
【０００３】
図１１は、上記集積回路の製造においてシリコン基板１の全表面に形成された配線用の金属層３を研磨する際に用いられるケミカルマシンポリッシャ（以下「ＣＭＰ」と略称する）の研磨盤４を示す断面図である。図１１に示すように、この研磨盤４は、平盤状の基台５上に平坦な研磨パッド６を張り付けて構成されている。そして、例えば酸等の化学研磨剤に微細な研磨材を混ぜ、これを上記研磨盤４の研磨パッド６の表面に供給し、該研磨盤４を回転させて、保持具７に保持されたシリコン基板１の金属層３を上記研磨パッド６の表面に接触させることにより、上記金属層３を化学研磨剤及び研磨材で研磨する。
【０００４】
一方、上記研磨盤４の研磨パッド６も上記金属層３の研磨時に摩耗し、研磨パッド６の平坦度を維持できなくなるため、上記ＣＭＰには、該研磨パッド６を研磨する研磨装置が備えられている。そして、この研磨装置に備えられた研磨ドレッサで上記研磨パッド６を研磨するようになっている。
【０００５】
図１２は従来の研磨ドレッサ８を示す中央横断面図であり、図１３のＡ−Ａ線断面図である。この研磨ドレッサ８は、例えば円形の平盤状のベース部材９の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げ、その盛上げ部１０の断面形状を上記ベース部材９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成し、その表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面１１を形成して成っていた。
【０００６】
また、図１３は従来の研磨ドレッサ８を示す平面図である。ここで、上記盛上げ部１０の研磨面１１の円周方向には、ベース部材９の中心から半径方向に直線状に延びて放射状に走る凹溝１３が所定間隔で形成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
そして、図１４に示すように、上記研磨ドレッサ８を保持具１２で保持し、上記研磨盤４を回転させて該保持具１２に保持された研磨ドレッサ８の研磨面１１を研磨パッド６の表面に上方から接触させることにより、上記研磨盤４の研磨パッド６の表面を研磨していた。このとき、保持具１２の中心部に矢印Ｐのように加工圧力Ｐをかけて上記研磨ドレッサ８の研磨面１１を研磨盤４の研磨パッド６に上方から押し付けると、該研磨面１１の押圧力で上記研磨パッド６はその弾性により少し沈んだ状態で変形する。そして、この研磨面１１による研磨パッド６の研磨により、該研磨パッド６の表面の平坦度を維持するとともに、パッド表面のクリーニングも行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２９５８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記従来の研磨ドレッサ８においては、図１２に示すように、円形の平盤状のベース部材９の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げ、その盛上げ部１０の断面形状を上記ベース部材９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成し、その表面に研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面１１を形成していたので、その研磨面１１の内周側面１１ａが立ち上がり、ベース部材９の内側部分９ａが凹んだ状態となっていた。このことから、図１４に示すように、研磨ドレッサ８の研磨面１１を上記研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から接触させて該研磨パッド６の表面を研磨すると、その研磨により発生した研磨粉やスラリー等が研磨面１１の内周側面１１ａに遮られて研磨ドレッサ８の外部に排出されず、内側部分９ａに溜まることがあった。
【００１０】
そして、研磨ドレッサ８の内側部分９ａに溜まった研磨粉等がそこに固着すると、その固着した研磨粉等の全体の面積（例えばＳ1）で研磨パッド６の表面を押圧することになり、外周部にて所定幅で円周方向に盛り上げられた研磨面１１（面積がＳ2として、Ｓ2＜Ｓ1とする）で研磨パッド６を押圧する圧力は、加工圧力Ｐが一定である限り小さくなる。このように、研磨面１１による研磨パッド６に対する押圧力が小さくなると、研磨ドレッサ８による研磨レートが低下するものであった。
【００１１】
一方、従来の研磨ドレッサ８においては、図１３に示すように、上記研磨面１１の円周方向には複数本の凹溝１３が所定間隔で形成されているが、この凹溝１３は、ベース部材９の中心から半径方向に直線状に延びて放射状に走るように形成されていた。このとき、上記研磨ドレッサ８の回転速度が速い場合は、内側部分９ａに溜まった研磨粉等は、遠心力の作用により放射状に走る凹溝１３を通って外部に排出される。しかし、実際の研磨ドレッサ８の回転速度は例えば毎秒１〜1.5回転程度と遅く、殆ど遠心力が働かず、内側部分９ａに溜まった研磨粉等は、上記凹溝１３を通って殆ど外部に排出されなかった。したがって、上述のように、研磨ドレッサ８による研磨レートが低下するのを改善することはできなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにしたケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサは、平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上で被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨パッドを研磨するものであって、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げその表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面を形成し、該研磨面の断面形状を上記ベース部材の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成して成る研磨ドレッサにおいて、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝を等間隔で形成して成り、上記研磨面を上記研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨するようにしたものである。
【００１４】
このような構成により、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げた凸形の円弧状曲面の表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着した研磨面を、研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨し、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に等間隔で形成され、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝により、上記研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにする。
【００１５】
また、上記研磨面に形成された凹溝は、少なくともその前半部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるようにしたものである。これにより、少なくともその前半部が、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるように形成された凹溝によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等がベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出する。
【００１６】
さらに、上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さとされている。これにより、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００１７】
さらにまた、上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さとされている。これにより、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００１８】
また、上記研磨面に形成された凹溝の入口部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出している。これにより、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出している凹溝の入口部によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等を捕捉して、ベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によれば、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げその表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着した研磨面を、研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨し、上記円周方向に盛り上げられた研磨面に等間隔で形成され、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝により、上記研磨パッドを研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材の内側部分から外部に排出し易いようにすることができる。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２０】
また、請求項２に係る発明によれば、少なくともその前半部が、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるように形成された凹溝によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等がベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出することができる。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２１】
さらに、請求項３に係る発明によれば、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２２】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さとされた凹溝によって、上記研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、上記凹溝の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【００２３】
また、請求項５に係る発明によれば、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出している凹溝の入口部によって、ベース部材の回転に伴ってその回転方向と反対側にずれる研磨粉等を捕捉して、ベース部材の内側部分からスムーズに外部に排出することができる。したがって、上記ベース部材の内側部分に発生した研磨粉等が上記凹溝を通って外部に排出されて、研磨ドレッサによる研磨レートが低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサを示す中央横断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】上記研磨ドレッサを示す平面図である。
【図３】上記研磨ドレッサの盛上げ部及び研磨面を示す拡大図であり、図１のＤ部を示す拡大断面図である。
【図４】図２のＥ部を示す拡大図であり、（ａ）はＥ部の平面図であり、（ｂ）はＥ部の斜視図である。
【図５】図２のＥ部を示す他の実施例の拡大斜視図である。
【図６】図７において、研磨面を研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させた状態の拡大説明図である。
【図７】上記研磨ドレッサの使用状態を示す断面説明図である。
【図８】上記研磨ドレッサを備えたＣＭＰを示す平面図である。
【図９】上記ＣＭＰの要部を示す斜視図である。
【図１０】ＣＭＰによって研磨されるシリコン基板を示す断面図である。
【図１１】ＣＭＰによってシリコン基板を研磨する状態を示す断面説明図である。
【図１２】従来の研磨ドレッサを示す中央横断面図であり、図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】上記従来の研磨ドレッサを示す平面図である。
【図１４】従来の研磨ドレッサの使用状態を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサを示す中央横断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面図である。また、図２は上記研磨ドレッサを示す平面図である。この研磨ドレッサ１５は、平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上でウェハ等の被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャ（以下「ＣＭＰ」と略称する）において上記研磨パッドを研磨するものである。
【００２６】
まず、上記ＣＭＰ１６の概要について図８及び図９を参照して説明する。図８において、ロードステーション１７は、ウェハカセット（図示せず）を載置するために設けられた場所である。このウェハカセットには、図１０に示すようなシリコン基板１上に金属層３が形成された処理前のウェハ１４が収納されている。クリーンステーション１８は、搬送アーム１９に上記ウェハ１４を渡すために設けられた場所である。上記搬送アーム１９は、クリーンステーション１８でウェハ１４を吸着等して支持し、図中、矢印方向に回転して後述の各位置に搬送する。
【００２７】
プライマリプラテン２０は、上記ウェハ１４の金属層３を実際に研磨する場所であり、図１１に示すように、平坦で回転可能な研磨盤４が設けられており、その表面には平坦な研磨パッド６が張り付けられている。また、温度上昇を抑えるための冷却装置等（図示せず）が配設されている。
【００２８】
パッドコンディショナ２１は、上記プライマリプラテン２０の研磨パッド６の表面を研磨するものであり、ドレッサアーム２２の先端には、図９に示すように位置調節具２３を介して本発明の研磨ドレッサ１５が回転自在に取り付けられている。そして、上記パッドコンディショナ２１は、ドレッサアーム２２の基端部を支点として矢印Ｃ−Ｃ’方向に回動するようになっている。尚、パッドコンディショナ２１は、上記のように矢印Ｃ−Ｃ’方向に回動するのではなく、ドレッサアーム２２の全体を横方向に平行移動させるような構成であってもよい。
【００２９】
スラリー供給ノズル２４は、ｐＨの小さい硝酸等の酸の化学研磨剤に研磨材を混合させたスラリーをプライマリプラテン２０上の研磨パッド６に供給するノズルである。
【００３０】
ファイナルプラテン２５は、回転可能な平坦な定盤であり、上記プライマリプラテン２０上での研磨により処理対象のウェハ１４の表面に付着した研磨剤等を洗い落とすために設けられたものである。そして、純水供給ノズル２６は、このファイナルプラテン２５の表面に純水を供給するノズルである。
【００３１】
エンドステーション２７は、上記ファイナルプラテン２５で洗滌後のウェハ１４を搬送アーム１９から受け取って一旦置くための場所である。アンロードステーション２８は、以上の処理済みのウェハ１４を収納するウェハカセットを載置するために設けられた場所である。なお、上記クリーンステーション１８とエンドステーション２７は、ロードステーション１７からアンロードステーション２８に向かうウェハ１４の搬送経路の途中に設けられている。
【００３２】
次に、上記のような構成のＣＭＰ１６において、プライマリプラテン２０に設けられた研磨盤４の研磨パッド６（図１１参照）を研磨する研磨ドレッサ１５について、図１〜図５を参照して説明する。この研磨ドレッサ１５の全体構成は、図２に示すように回転する円形の平盤状のベース部材２９の外周部を図１に示すように所定幅で円周方向に盛り上げ、その盛上げ部３０の表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し、研磨面３１を形成して成る。なお、上記研磨ドレッサ１５の回転速度は、従来と同様に例えば毎秒１〜1.5回転程度である。
【００３３】
上記ベース部材２９は、研磨グリッドを金属電着により固着することができる金属材料で形成され、又はシリコンで形成され、或いは化学研磨剤に対する耐性に優れたベークライト等のジュラコン樹脂で形成されている。また、このベース部材２９の板面の例えば２箇所には、図８に示すドレッサアーム２２の先端に研磨ドレッサ１５を取り付けるための取付け用孔２９ｂがあけられている。
【００３４】
そして、図３に示すように、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１の断面形状が上記ベース部材２９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成されている。即ち、図３において、上記盛上げ部３０の断面形状が所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成され、この凸形の円弧状曲面の盛上げ部３０の表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッド３４が固着されて研磨面３１が形成されている。これにより、この研磨面３１の断面形状も所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に仕上げられることとなる。
【００３５】
さらに、上記盛上げ部３０の表面への研磨グリッドの固着は、ニッケル等の金属を用いた金属電着によりダイヤモンドグリッドを略均一に分布させて固着し、研磨面３１を形成している。なお、金属電着に限られず、ロウ付けで固定してもよい。或いは、ガラスボンド又はレジンボンド等の化学研磨剤に対する耐性を有する接着剤を用いて、上記盛上げ部３０の表面へダイヤモンドグリッドを略均一に分布させて接着してもよい。
【００３６】
なお、上記研磨面３１への研磨グリッドの固着を、金属電着により固着させたものにおいては、該研磨グリッドの固着を容易且つ強固にすることができる。また、上記研磨面３１への研磨グリッドの固着を、化学研磨剤に対する耐性を有する接着剤で接着したものにおいては、化学研磨剤による研磨グリッドの剥がれ落ちを防止することができる。さらに、上記研磨グリッドをダイヤモンドグリッドとしたので、ダイヤモンドグリッドは材質が硬いと共に化学研磨剤にも強いので、前記研磨盤４の研磨パッド６を研磨するのに最も適している。
【００３７】
ここで、本発明においては、図２に示すように、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１に、複数の凹溝３３，３３，…が等間隔で形成されている。この凹溝３３は、前記研磨パッド６を研磨する際に発生する研磨粉やスラリー等がベース部材２９の凹んだ状態の内側部分２９ａ（図１参照）から外部に排出し易いようにするもので、上記ベース部材２９の中心Ｏから外方に延びる半径方向に対して該ベース部材２９の回転方向Ｒと反対側に傾斜して延びている。そして、図４（ａ）に示すように、上記凹溝３３は、少なくともその前半部は、ベース部材２９の円周方向に盛り上げられた研磨面３１の内周側面３１ａを形成する円に対して接線方向に延びている。このようにすると、上記ベース部材２９の回転に伴ってその回転方向Ｒと反対側にずれる研磨粉等が、ベース部材２９の内側部分２９ａから矢印Ｑのようにスムーズに外部に排出する。
【００３８】
なお、図２及び図４（ａ）においては、凹溝３３の全長が内周側面３１ａを形成する円の接線方向に直線状に延びている状態を示しているが、本発明はこれに限られず、凹溝３３の後半部は上記円の内方又は外方に向けて湾曲する曲線状であってもよい。また、凹溝３３の傾斜方向は、上記内周側面３１ａを形成する円に対して接線方向に限られず、適宜の角度でベース部材２９の回転方向Ｒと反対側に傾斜していればよい。
【００３９】
また、図４（ｂ）に示すように、上記研磨面３１に形成された凹溝３３の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面３１の高さｈより大きい寸法の深さとされている。すなわち、図４（ｂ）において、ベース部材２９の内側部分２９ａの平面からの研磨面３１の高さをｈとし、上記凹溝３３の底部がベース部材２９の内側部分２９ａの平面より深さｔだけ掘られているとすると、この凹溝３３の全体の深さは（ｈ＋ｔ）となる。このようにすると、後述の図７に示すように、上記研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッド６を上記研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、その弾性変形量よりも凹溝３３の全体の深さ（ｈ＋ｔ）の方が大きく、上記凹溝３３の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００４０】
さらに、図４（ａ）に示すように、上記研磨面３１に形成された凹溝３３の入口部３３ａは、円周方向に盛り上げられた研磨面３１の内周側面３１ａより内側まで張り出している。この入口部３３ａは、ベース部材２９の回転に伴ってその回転方向Ｒと反対側にずれる研磨粉等を捕捉するもので、その先端部が上記内周側面３１ａを形成する円の内側まで延びている。これにより、上記ベース部材２９の内側部分２９ａに発生した研磨粉等がスムーズに外部に排出する。
【００４１】
なお、図５に示すように、上記研磨面３１に形成された凹溝３３の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面３１の高さｈと同じ寸法の深さであってもよい。すなわち、図５において、ベース部材２９の内側部分２９ａの平面からの研磨面３１の高さをｈとし、上記凹溝３３の底部がベース部材２９の内側部分２９ａの平面と同一面であるとすると、この凹溝３３の全体の深さはｈのみとなる。この場合も、後述の図７に示すように、上記研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッド６を上記研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させても、その弾性変形量よりも研磨面３１の高さｈの方が大きく、上記凹溝３３の入口部が研磨粉等で塞がれることがない。
【００４２】
ここで、本発明による研磨ドレッサ１５の具体的な寸法を一例として示すと、図２において、ベース部材２９の直径は約100mmであり、そのベース部材２９の外周部にて円周方向に盛り上げられた研磨面３１の所定幅（直径方向の幅）は約７mmであり、該研磨面３１の円周方向に等間隔で形成された複数の凹溝３３は８本である。そして、図６は、後述の図７において、研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６の表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッド６を上記研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させた状態の拡大説明図である。図６において、図４（ｂ）に示す研磨面３１の高さｈは約0.8mmであり、同じく図４（ｂ）に示す凹溝３３の底部がベース部材２９の内側部分２９ａの平面より掘られた深さｔは約0.2mmであり、上記研磨パッド６の弾性変形による沈み量ｃは約0.3mmであり、その弾性変形後の上記凹溝３３の入口部の高さｄは約0.5mmとなる。しかし、これらの具体的な寸法は、一例であり、適宜変更してもよい。
【００４３】
このように構成された研磨ドレッサ１５を用いて図８及び図９に示すプライマリプラテン２０に設けられた研磨盤４の研磨パッド６を研磨するには、図７に示すように、上記研磨ドレッサ１５を図９に示すドレッサアーム２２の先端に設けられた位置調節具２３の保持具１２で保持し、上記研磨盤４を回転させて該保持具１２に保持された研磨ドレッサ１５の研磨面３１を研磨パッド６の表面に上方から接触させることにより、該研磨パッド６の表面を研磨する。
【００４４】
このとき、保持具１２の中心部に矢印Ｐのように加工圧力をかけて上記研磨ドレッサ１５の研磨面３１を研磨盤４の研磨パッド６に上方から押し付けると、該研磨面３１の押圧力で上記研磨パッド６はその弾性により少し沈んだ状態で変形する。本発明においては、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１の断面形状がベース部材２９の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成されているので、図７に示すように、まずその円弧状曲面の頂部だけで研磨パッド６の表面に接触し、さらに押圧力が大きくなるに従って研磨パッド６が変形して研磨面３１と研磨パッド６との接触が深まると共に、接触部分が上記円弧状曲面の頂部の両側方に広がって行く。
【００４５】
そして、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１が所定の押圧力で研磨パッド６の表面に押し付けられた状態では、該研磨パッド６の表面は研磨面３１の凸形の円弧状曲面に倣った形で変形し、該円弧状曲面の頂部を中心とした或る広がりのある幅で接触して、結果的に研磨面３１と研磨パッド６との接触において円周方向に延びる面接触の状態が得られる。
【００４６】
このことから、上記研磨面３１に分布固着された研磨グリッド３４は、或る広がりのある幅で分布固着されたものが研磨パッド６に面として接触して研磨することとなり、一部分のみが早く摩耗してしまうことを防止することができ、研磨ドレッサ１５の寿命を長くすることができる。したがって、該研磨ドレッサ１５の交換間隔を延長することができ、一つの研磨ドレッサ１５で多くの枚数の研磨盤４の研磨パッド６を研磨して、研磨盤４の研磨効率を向上することができる。
【００４７】
また、本発明においては、上記円周方向に盛り上げられた研磨面３１に、上記ベース部材２９の中心Ｏから外方に延びる半径方向に対して該ベース部材２９の回転方向Ｒと反対側に傾斜して延びる複数の凹溝３３が等間隔で形成されているので、上記研磨パッド６を研磨する際に発生する研磨粉等がベース部材２９の内側部分２９ａから外部に排出し易いようにすることができる。したがって、上記ベース部材２９の内側部分２９ａに発生した研磨粉等が上記凹溝３３を通って外部に排出されて、研磨ドレッサ１５による研磨レートが低下するのを防止することができる。このことから、該研磨ドレッサ１５の交換間隔を延長することができる。
【符号の説明】
【００４８】
４…研磨盤
５…基台
６…研磨パッド
１２…保持具
１４…ウェハ
１５…研磨ドレッサ
１６…ＣＭＰ
２０…プライマリプラテン
２１…パッドコンディショナ
２２…ドレッサアーム
２９…ベース部材
２９ａ…ベース部材の内側部分
３０…盛上げ部
３１…研磨面
３１ａ…研磨面の内周側面
３３…凹溝
３３ａ…凹溝の入口部
３４…研磨グリッド
Ｏ…ベース部材の中心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上で被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨パッドを研磨するものであって、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げその表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面を形成し、該研磨面の断面形状を上記ベース部材の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成して成る研磨ドレッサにおいて、
上記円周方向に盛り上げられた研磨面に、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝を等間隔で形成して成り、上記研磨面を上記研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨するようにしたことを特徴とするケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項２】
上記研磨面に形成された凹溝は、少なくともその前半部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるものであることを特徴とする請求項１記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項３】
上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さであることを特徴とする請求項１又は２記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項４】
上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さであることを特徴とする請求項１又は２記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項５】
上記研磨面に形成された凹溝の入口部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出していることを特徴とする請求項４記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項１】
平坦で回転可能な研磨盤の表面に張り付けられ弾性変形可能な研磨パッドに化学研磨剤を供給して該研磨パッド上で被研磨物の表面を研磨するケミカルマシンポリッシャの上記研磨パッドを研磨するものであって、回転する円形平盤状のベース部材の外周部を所定幅で円周方向に盛り上げその表面にダイヤモンドグリッドからなる研磨グリッドを略均一に分布させて固着し研磨面を形成し、該研磨面の断面形状を上記ベース部材の中央横断面で所定の半径を有する凸形の円弧状曲面に形成して成る研磨ドレッサにおいて、
上記円周方向に盛り上げられた研磨面に、上記ベース部材の中心から外方に延びる半径方向に対して該ベース部材の回転方向と反対側に傾斜して延びる複数の凹溝を等間隔で形成して成り、上記研磨面を上記研磨盤の研磨パッドの表面に上方から所定の押圧力で押し付けて該研磨パッドを上記研磨面の凸形の円弧状曲面に倣った形で弾性変形させ、上記研磨面と研磨パッドとの接触において円周方向に延びる面接触の状態として研磨するようにしたことを特徴とするケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項２】
上記研磨面に形成された凹溝は、少なくともその前半部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面を形成する円に対して接線方向に延びるものであることを特徴とする請求項１記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項３】
上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さと同じ寸法の深さであることを特徴とする請求項１又は２記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項４】
上記研磨面に形成された凹溝の深さは、円周方向に盛り上げられた研磨面の高さより大きい寸法の深さであることを特徴とする請求項１又は２記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【請求項５】
上記研磨面に形成された凹溝の入口部は、円周方向に盛り上げられた研磨面の内周側面より内側まで張り出していることを特徴とする請求項４記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤用研磨ドレッサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２２８０８２（Ｐ２０１０−２２８０８２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１５０１（Ｐ２００９−８１５０１）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（３９１０６１５１０）株式会社フォー・ユー (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（３９１０６１５１０）株式会社フォー・ユー (20)
【Ｆターム（参考）】
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