コンディショナの評価方法およびコンディショニング方法
【課題】コンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能を予測できるコンディショナの評価方法を確立し、コンディショナの評価データを蓄積したデータベースと組合せることにより、コンディショナの性能評価と、コンディショニング条件を導き出し、適切なコンディショニングを可能とする。
【解決手段】評価対象のコンディショナ１の砥粒面を、樹脂板２の表面に押圧接触させた状態で１回転させて前記表面に切削痕３を形成し、切削痕３が形成された表面の断面プロファイルを測定し、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目として、切削痕の粗さ、切削痕の高さ頻度分布および切削痕の幅の総和の少なくともいずれか一つを求めるようにしている。
【解決手段】評価対象のコンディショナ１の砥粒面を、樹脂板２の表面に押圧接触させた状態で１回転させて前記表面に切削痕３を形成し、切削痕３が形成された表面の断面プロファイルを測定し、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目として、切削痕の粗さ、切削痕の高さ頻度分布および切削痕の幅の総和の少なくともいずれか一つを求めるようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどを研磨する研磨パッドのコンディショニングに使用されるコンディショナを評価する方法およびコンディショニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の製造分野では、半導体デバイスの高集積化の要請により、配線部の微細化や多層配線化が進んでいる。これに伴って、半導体ウェハ表面の凹凸を平坦化する技術が必要不可欠となっている。かかる半導体ウェハなどの被研磨物の表面の凹凸を平坦化する技術として、一般に、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）法が用いられている。
【０００３】
かかるＣＭＰ法による研磨装置では、半導体ウェハが保持された上定盤と研磨パッドを装着した下定盤とによって、半導体ウェハと研磨パッドとを加圧した状態で、その間に砥粒を含むスラリーを供給しながら、半導体ウェハと研磨パッドとを相対的に摺動させることによって研磨を行う。
【０００４】
研磨を行うことによって、研磨パッドの表面に目詰りが生じ、研磨速度の低下やウェハ上の微小な欠陥などが発生するために、常時又は定期的に、ダイヤモンド砥粒などを用いたコンディショナによって研磨パッド表面を研削して目詰りを解消するコンディショニングが行なわれる。
【０００５】
かかるコンディショナの評価は、外観検査が主であり、定量的な性能評価は行われておらず、現場で回転数や圧力を変化させて使用していた。
【０００６】
コンディショナの性能は、実際に研削に寄与する活性砥粒の数に依存するとして、活性砥粒数を測定する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−８０４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１によれば、活性砥粒数を測定してコンディショナの評価に役立てることは可能であるが、そのコンディショナによって研磨パッドのコンディショニングを行った場合に、研磨パッドがどのように研削されるかといった研磨パッドの表面状態や性能を予測することはできなかった。
【０００９】
したがって、従来では、コンディショナによって実際に研磨パッドのコンディショニングを行って、コンディショニング後の研磨パッドの粗さなどを測定し、コンディショナを評価せざるを得なかった。
【００１０】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、コンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能を予測できるコンディショナの評価方法を確立し、コンディショナの評価データを蓄積したデータベースと組合せることにより、コンディショナの性能評価とコンディショニング条件を導き出し、適切なコンディショニングを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【００１２】
すなわち、本発明は、コンディショナを評価する方法であって、評価対象のコンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成する第１工程と、前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定する第２工程と、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める第３工程とを含んでいる。
【００１３】
試験体は、その表面にコンディショナの砥粒面によって、断面プロファイルを測定できるような痕跡を形成できればよく、例えば、表面が平滑な樹脂製の板やシートなどであるのが好ましい。
【００１４】
第１工程では、コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを圧接させた状態で相対回転させることによって、痕跡を形成すればよく、コンディショナを試験体に対して回転させてもよく、試験体をコンディショナに対して回転させてもよく、あるいは、両者を回転させてもよい。
【００１５】
この第１工程では、コンディショナの砥粒面を、試験体の表面に押圧接触させた状態で１回転させて同心円状の痕跡を形成するのが好ましい。
【００１６】
第２工程では、同心円状の痕跡が形成された試験体の表面の半径方向の断面プロファイルを測定するのが好ましい。
【００１７】
第３工程は、得られた断面プロファイルから痕跡部分を抽出する工程と、抽出した痕跡部分の断面プロファイルに基づいて、前記痕跡の粗さ、前記痕跡の高さ頻度分布および前記痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める工程とを含むのが好ましい。
【００１８】
また、断面プロファイルから痕跡部分を抽出する工程では、断面プロファイルから試験体の表面のうねりを除去する工程を含むのが好ましい。
【００１９】
評価項目である前記痕跡の粗さは、後述のように、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面粗さと相関を有する評価項目である。
【００２０】
また、評価項目である前記痕跡の高さ頻度分布は、後述のように、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布と相関を有する評価項目である。
【００２１】
更に、評価項目である前記痕跡の幅の総和は、後述のように、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドのカットレートと相関を有する評価項目である。
【００２２】
本発明のコンディショナの評価方法によると、コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを圧接させた状態で相対回転させて、試験体の表面に、砥粒面による痕跡を形成し、痕跡が形成された表面の断面プロファイルを測定し、得られた痕跡部分の断面プロファイルに基づいて、評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求めるので、これら評価項目によってコンディショナを評価することができる。しかも、これら評価項目は、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能と相関を有しているので、コンディショナによって実際に研磨パッドのコンディショニングを行うことなく、研磨パッドの表面状態や性能を予測することができる。
【００２３】
例えば、評価項目である痕跡の粗さによって研磨パッドの表面粗さを予測することが可能となり、痕跡の高さ頻度分布によって、研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布を予測することが可能となり、痕跡の幅の総和によって、研磨パッドのカットレートを予測することが可能となる。
【００２４】
したがって、本発明のコンディショナの評価方法によってコンディショナを評価することによって、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能を予測できることになる。
【００２５】
本発明のコンディショニング方法は、コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成し、前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定し、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目を求める評価方法を用いて複数のコンディショナの前記評価項目を求め、複数のコンディショナの前記評価項目と、前記複数の各コンディショナによってコンディショニングされる各研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを求め、前記相関データに基づいて、コンディショニング条件を決定するものである。
【００２６】
前記評価項目としては、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つであるのが好ましい。
【００２７】
コンディショニング状態とは、例えば、コンディショニング圧力、コンディショニングヘッドの回転数、カットレート、研磨パッドの表面粗さなどであるのが好ましい。
【００２８】
本発明のコンディショニング方法によると、複数の各コンディショナを評価した評価項目と、前記複数の各コンディショナによってコンディショニングされる各研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを求めるので、コンディショナの評価項目から前記相関データに基づいて、コンディショニング圧力等のコンディショニング条件を決定し、適切なコンディショニングをすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、コンディショナの砥粒面によって試験体の表面に痕跡を形成し、その断面プロファイルに基づいて、評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求めて評価を行うので、これら評価項目と相関を有する研磨パッドの表面状態や性能を予測することが可能となる。
【００３０】
したがって、コンディショナを評価することによって、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能を予測できることになる。
【００３１】
また、コンディショナの評価項目と、コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを予め求めて、コンディショナの評価項目から前記相関データに基づいて、コンディショニング条件を決定し、適切なコンディショニングをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の評価方法の工程を模式的に示す図である。
【図２】図１の評価方法の各工程の流れを示すフロー図である。
【図３】測定された断面プロファイルである。
【図４】樹脂板表面のうねり成分の断面プロファイルである。
【図５】うねり成分を除去した断面プロファイルである。
【図６】切削痕の部分を抽出した断面プロファイルである。
【図７】各コンディショナＡ〜Ｅの切削痕粗さと、各コンディショナＡ〜Ｅによってコンディショニングされた後の各研磨パッドの表面粗さとの関係を示す図である。
【図８】コンディショナＡの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルである。
【図９】コンディショナＣの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルである。
【図１０】コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕の幅の総和との関係を示す図である。
【図１１】コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕粗さの関係を示す図である。
【図１２】コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力とカットレートの関係を示す図である。
【図１３】コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力と研磨パッドの表面粗さとの関係を示す図である。
【図１４】各コンディショナＡ〜Ｅの切削痕の高さ頻度分布を示す図である。
【図１５】図１４の高さ＞０［μｍ］の部分を拡大した図である。
【図１６】各コンディショナＡ〜Ｅによってそれぞれコンディショニングした後の各研磨パッドの高さ頻度分布を示す図である。
【図１７】図１６の高さ＞０［μｍ］の部分を拡大した図である。
【図１８】研磨パッドの研磨面のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面によって本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係るコンディショナの評価方法の各工程を模式的に示す図であり、図２は、各工程の流れを示すフロー図である。
【００３５】
この実施形態のコンディショナの評価方法は、図１（ａ）に示すように、評価対象であるコンディショナ１の砥粒面を、試験体としての樹脂板２の表面に圧接して１回転させることによって、樹脂板２の表面に痕跡である同心円状の切削痕３を形成する工程（Ｓ１）と、図１（ｂ）に示すように、切削痕３が形成された樹脂板２の表面の半径方向の断面プロファイル４を測定する工程（Ｓ２）と、測定した断面プロファイル４から樹脂板２の表面のうねり成分５を除去した断面プロファイル６を得る工程（Ｓ３）と、図１（ｃ）に示すように、断面プロファイル６から切削痕の部分を抽出する工程（Ｓ４）と、抽出した切削痕部分の断面プロファイルに基づいて、評価項目を求める工程（Ｓ５）とを含んでいる。
【００３６】
切削痕を形成する工程（Ｓ１）では、図１（ａ）に示すように、ブラテン７上に、クッション材として不織布パッド８、その上に、例えば、ＰＥＴからなる表面が平滑な厚さ１．５ｍｍの樹脂板２を取付け、コンディショナ１の砥粒面を、樹脂板２に押圧接触させて１回転させることによって、樹脂板２の表面に、図１（ａ）に示すような同心円状の切削痕３を形成する。
【００３７】
この例では、コンディショナ１の押圧荷重は、９ｌｂｓとし、コンディショナ１のサイズが、直径４インチであるので、面圧は、５０．４ｇ／ｃｍ2となる。
【００３８】
断面プロファイルを測定する工程（Ｓ２）では、プロファイラーを用いて、同心円状の切削痕３を形成した樹脂板２の表面の半径方向の断面プロファイルを測定する。この実施形態では、（株）東京精密製のＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄを用いて測定した。
【００３９】
図３に、測定された断面プロファイルの一例およびその一部を拡大して示している。横軸は、中心から半径方向外方への距離（μｍ）を、縦軸は、高さ（μｍ）をそれぞれ示しており、測定距離２９０００（μｍ）〜３２０００（μｍ）の範囲を拡大して示している。
【００４０】
この図３の断面プロファイルから樹脂板２のうねり成分を除去した。この実施形態では、図３の断面プロファイルを用いて、移動中央値(Moving median)によりフィルタリングを行った。移動中央値の計算範囲は、計算点とその前後各５００点の高さデータとした。このフィルタリングによって除去されプロファイル測定結果から樹脂板２のうねり成分が得られる。図３の移動中央値によるフィルタリングによって得られた樹脂板２のうねり成分を図４に示す。
【００４１】
図３の断面プロファイルから図４の断面プロファイルを差し引いて樹脂板２のうねり成分を除去し、図５に示す断面プロファイルを得た。この図５では、図３と同様に、その一部である測定距離２９０００（μｍ）〜３２０００（μｍ）の範囲を拡大して示している。図５から活性砥粒による切削痕が形成されていない樹脂板２の表面は、高さ≒0umとなっていることが分かる。
【００４２】
図５に示す断面プロファイルから切削痕が存在しない樹脂板２の表面のデータを除くために、高さ≒0umの範囲を除去し、切削痕の部分を抽出した。切削痕の抽出の範囲は、移動中央値のフィルタリングではプロファイルの測定開始・終了点付近である両端においてうねり成分を正しく除去できないため、測定開始・終了位置の1000pointのデータを除外した範囲から抽出した。図５の断面プロファイルから抽出した切削痕の部分の断面プロファイルを図６に示す。切削痕の部分のみを抽出したので、図６に示すように、横軸が短くなっており、この図６では、その一部である測定距離４５００（μｍ）〜７５００（μｍ）の範囲を拡大して併せて示している。この実施形態では、切削痕の抽出の為に除去した高さ範囲は、−0.5um≦高さ≦0.5umとした。
【００４３】
切削痕の部分を抽出した図６の断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナ１を評価する評価項目を求める工程では、断面プロファイルを解析し、評価項目として、切削痕の粗さ、切削痕の高さ頻度分布、切削痕の幅の総和等を求める。
【００４４】
切削痕の粗さは、JISによる表面粗さ規格（JIS B 0601）の計算式を使用して算出した。この実施例では、切削痕の粗さは、主に表面粗さRaを用いた。表面粗さRaの算出式を下記に示す。式中ｌは基準長さ、Ｚ（ｘ）は高さ方向変位を表す。
【００４５】
【数１】
【００４６】
この実施形態では、樹脂板２のうねり成分の除去に移動中央値を用いたが、うねり成分の除去方法はその他の方法を用いてもよい。うねり成分を除去する方法の例としては、移動平均を用いる、JISによる粗さ曲線(JIS B 0601)のようにカットオフ値λcの高域フィルタによって断面プロファイルからうねりを除去する、樹脂板２の初期のプロファイル形状を測定しておき切削痕の測定時に差分を求める等が考えられる。
【００４７】
次に、当該コンディショナ１の各評価項目と、当該コンディショナ１によってコンディショニングされる研磨パッドとの関係について説明する。
【００４８】
評価項目である切削痕粗さと、その切削痕粗さのコンディショナによって実際にコンディショニングされた研磨パッドの表面粗さとの関係を知るために、ダイヤ砥粒の砥粒径、突出し量、ピッチが異なる５種類のコンディショナＡ〜Ｅを準備し、各コンディショナＡ〜Ｅによって、上述のようにして樹脂板２の表面にそれぞれ切削痕を形成し、断面プロファイルをそれぞれ測定した。測定した断面プロファイルから上述のようにうねりを除去すると共に、切削痕の部分のみ抽出して図６に示すような断面プロファイルを得て、評価項目である切削痕粗さをそれぞれ算出した。
【００４９】
一方、前記５種類のコンディショナＡ〜Ｅをそれぞれ使用して、各研磨パッドのコンディショニングをそれぞれ１．５時間行ない、コンディショニング後の各研磨パッドの表面粗さをそれぞれ測定した。なお、コンディショニング圧力は、上述の切削痕を形成する際のコンディショナ１の押圧荷重と同じ９ｌｂｓ、すなわち、５０．４ｇ／ｃｍ2とした。
【００５０】
図７に、上述のように断面プロファイルを測定して求められた各コンディショナＡ〜Ｅの評価項目である切削痕粗さと、各コンディショナＡ〜Ｅによってコンディショニングされた後の各研磨パッドの表面粗さとの関係を示す。
【００５１】
この図７に示されるように、コンディショナＡ〜Ｅの評価項目である横軸の切削痕粗さＲａ（μｍ）が粗い程、当該コンディショナＡ〜Ｅによってコンディショニングされた後の各研磨パッドの表面粗さＲａ（μｍ）が粗くなることが分かる。すなわち、コンディショナの評価項目である切削痕粗さは、該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面粗さと相関を有している。なお、図７の回帰式の決定係数Ｒ2は、０．９００４であった。
【００５２】
この図７から分かるように、コンディショナの評価項目である切削痕粗さによって、当該コンディショナを使用してコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドの表面粗さを予測することが可能となる。
【００５３】
図７において、コンディショニング後の研磨パッドの表面粗さが最大、最小となった各コンディショナＡ，Ｃを用いて、樹脂板２に対する押圧荷重を増加させた場合の切削痕の影響を次のようにして確認した。
【００５４】
すなわち、切削痕を形成する際のコンディショナＡ，Ｃの押圧荷重を、上述の9lbsから17.5lbs、すなわち、５０．４ｇ／ｃｍ2から９８．０ｇ／ｃｍ2に増加させて上述と同様にして、樹脂板２の表面に切削痕を形成し、その断面プロファイルを測定して切削痕部分を抽出し、評価項目として、切削痕の幅の総和、切削痕粗さをそれぞれ求めた。
【００５５】
図８（ａ），（ｂ）に、コンディショナＡの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルをそれぞれ示し、図９（ａ），（ｂ）に、コンディショナＣの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルをそれぞれ示す。
【００５６】
また、図１０に、コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕の幅の総和との関係を示す。
【００５７】
これらの図に示されるように、いずれのコンディショナＡ，Ｃも、押圧荷重が９８．０ｇ／ｃｍ2のときが、５０．４ｇ／ｃｍ2のときに比べて、切削痕の幅の総和が共に大きく増加している。すなわち、図１０に示されるように、押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の幅の総和は、それぞれ７．０（ｍｍ），８．２（ｍｍ）であるのに対して、押圧荷重が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の幅の総和は、それぞれ１２．９（ｍｍ），１５．０（ｍｍ）と大きく増加しており、コンディショニング圧力に対応する押圧荷重を高めることによって、切削痕の幅の総和が増加することが分かる。
【００５８】
図１１は、コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕粗さの関係を示す図である。この図１１に示されるように、押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の粗さは、それぞれ１．３（μｍ），４．８（μｍ）であるのに対して、押圧荷重が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の粗さは、それぞれ１．５（μｍ），４．４（μｍ）と大きな変化はなく、コンディショニング圧力に対応する押圧荷重を変化させても、切削痕の粗さに顕著な差がないことが分かる。
【００５９】
次に、この２種類のコンディショナＡ，Ｃをそれぞれ用いて、研磨パッドのコンディショニングを、コンディショニング圧力５０．４ｇ／ｃｍ2と９８．０ｇ／ｃｍ2とでそれぞれ行ない、単位時間当たりの研磨パッドの磨耗量であるカットレートとコンディショニング後の研磨パッドの表面粗さとを測定した。
【００６０】
図１２に、コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力とカットレートの関係を示し、図１３に、コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力と研磨パッドの表面粗さとの関係を示す。
【００６１】
図１２に示すように、コンディショニング圧力が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによる研磨パッドのカットレートは、それぞれ２０（μｍ／ｈｒ），４０（μｍ／ｈｒ）であるのに対して、コンディショニング圧力が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによる研磨パッドのカットレートは、それぞれ３７（μｍ／ｈｒ），７０（μｍ／ｈｒ）と大きく増加しており、コンディショニング圧力を高めると、カットレートが増加している。
【００６２】
図１３に示すように、コンディショニング圧力が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによって研磨された研磨パッドの表面粗さは、それぞれ４．４８（μｍ），８．２８（μｍ）であるのに対して、コンディショニング圧力が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによって研磨された研磨パッドの表面粗さは、それぞれ４．５５（μｍ），８．２３（μｍ）と大きな変化はなく、コンディショニング圧力を変化させても、研磨パッドの表面粗さには顕著な差異は見られず、上述の図１１と同様の傾向を示した。
【００６３】
このようにコンディショナＡ，Ｃによって切削痕を形成するための押圧荷重を変化させた場合の切削痕の幅の総和および切削痕粗さと、コンディショナＡ，Ｃによってコンディショニング圧力を変化させて研磨パッドのコンディショニングを行った場合のカットレートおよび研磨パッドの表面粗さとには、相関が認められる。
【００６４】
したがって、例えば、コンディショナの評価項目である切削痕の幅によって、当該コンディショナを使用してコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドのカットレートを予測することが可能となり、更には、研磨パッドの交換時期である寿命を予測することができる。
【００６５】
次に、コンディショナの評価項目である切削痕の高さ頻度分布について説明する。
【００６６】
図１４に、上述の５種類のコンディショナＡ〜Ｅの切削痕の高さ頻度分布のデータを示しており、図１５に、図１４の高さ＞０［μｍ］の破線で囲まれた部分を拡大して示している。
【００６７】
図１６に、５種類のコンディショナＡ〜Ｅによってそれぞれコンディショニングした後の各研磨パッドの高さ頻度分布を示し、図１７に、図１６の高さ＞０［μｍ］の破線で囲まれた部分を拡大して示す。この研磨パッドの頻度分布は、光干渉粗さ測定装置Wyko-9800 (Veeco Instruments Inc.)の測定データを用いて作成している。
【００６８】
研磨パッドは、図１８に示すポアを有する研磨パッドを用いているため、高さ＜0[um]の頻度分布は異なる傾向となるが、図１５の切削痕において分布幅が広く粗く切削するコンディショナは、図１７の実際のコンディショニング後の研磨パッドにおいても分布幅が広く粗い傾向となっている。また、分布が狭く細かく切削するコンディショナに関しても同様である。
【００６９】
高さ頻度の分布幅は、図１５、図１７共におよそA＜D＜E＜B＜Cとなっており、切削痕の高さ頻度分布によって、研磨パッドの高さ頻度分布の傾向が予測されることが伺える。
【００７０】
したがって、コンディショナの評価項目である切削痕の高さ頻度分布によって、当該コンディショナを使用してコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布を予測することが可能となる。
【００７１】
以上のように、この実施形態によれば、コンディショナの評価項目である切削痕の粗さ、切削痕の高さ頻度分布および切削痕の幅の総和によって、コンディショナを評価できると共に、各評価項目によって、当該コンディショナによってコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドの表面粗さ、研磨面の高さ頻度分布およびカットレートを予測することできる。
【００７２】
また、例えば、図１０に示すように、切削痕の幅の総和は、コンディショニング圧力に対応する押圧荷重と相関を有しているので、コンディショナの切削痕の幅の総和から押圧荷重、したがって、コンディショニング圧力を決定することができる。
【００７３】
更に、各種のコンディショナについて、上記各評価項目を評価すると共に、それら各コンディショナによって研磨パッドのコンディショニングを行って、その時のコンディショニング状態、例えば、コンディショニング圧力、コンディショニングヘッドの回転数、カットレート、研磨パッドの表面粗さなどを測定し、各評価項目との相関を示す相関データを収集してデータベースを作成することによって、コンディショナの評価項目から各種のコンディショニング条件を決定し、適切なコンディショニングをすることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ コンディショナ
２ 樹脂板（試験体）
３ 切削痕（痕跡）
７ プラテン
８ 不織布パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどを研磨する研磨パッドのコンディショニングに使用されるコンディショナを評価する方法およびコンディショニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の製造分野では、半導体デバイスの高集積化の要請により、配線部の微細化や多層配線化が進んでいる。これに伴って、半導体ウェハ表面の凹凸を平坦化する技術が必要不可欠となっている。かかる半導体ウェハなどの被研磨物の表面の凹凸を平坦化する技術として、一般に、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）法が用いられている。
【０００３】
かかるＣＭＰ法による研磨装置では、半導体ウェハが保持された上定盤と研磨パッドを装着した下定盤とによって、半導体ウェハと研磨パッドとを加圧した状態で、その間に砥粒を含むスラリーを供給しながら、半導体ウェハと研磨パッドとを相対的に摺動させることによって研磨を行う。
【０００４】
研磨を行うことによって、研磨パッドの表面に目詰りが生じ、研磨速度の低下やウェハ上の微小な欠陥などが発生するために、常時又は定期的に、ダイヤモンド砥粒などを用いたコンディショナによって研磨パッド表面を研削して目詰りを解消するコンディショニングが行なわれる。
【０００５】
かかるコンディショナの評価は、外観検査が主であり、定量的な性能評価は行われておらず、現場で回転数や圧力を変化させて使用していた。
【０００６】
コンディショナの性能は、実際に研削に寄与する活性砥粒の数に依存するとして、活性砥粒数を測定する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−８０４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１によれば、活性砥粒数を測定してコンディショナの評価に役立てることは可能であるが、そのコンディショナによって研磨パッドのコンディショニングを行った場合に、研磨パッドがどのように研削されるかといった研磨パッドの表面状態や性能を予測することはできなかった。
【０００９】
したがって、従来では、コンディショナによって実際に研磨パッドのコンディショニングを行って、コンディショニング後の研磨パッドの粗さなどを測定し、コンディショナを評価せざるを得なかった。
【００１０】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、コンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能を予測できるコンディショナの評価方法を確立し、コンディショナの評価データを蓄積したデータベースと組合せることにより、コンディショナの性能評価とコンディショニング条件を導き出し、適切なコンディショニングを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【００１２】
すなわち、本発明は、コンディショナを評価する方法であって、評価対象のコンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成する第１工程と、前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定する第２工程と、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める第３工程とを含んでいる。
【００１３】
試験体は、その表面にコンディショナの砥粒面によって、断面プロファイルを測定できるような痕跡を形成できればよく、例えば、表面が平滑な樹脂製の板やシートなどであるのが好ましい。
【００１４】
第１工程では、コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを圧接させた状態で相対回転させることによって、痕跡を形成すればよく、コンディショナを試験体に対して回転させてもよく、試験体をコンディショナに対して回転させてもよく、あるいは、両者を回転させてもよい。
【００１５】
この第１工程では、コンディショナの砥粒面を、試験体の表面に押圧接触させた状態で１回転させて同心円状の痕跡を形成するのが好ましい。
【００１６】
第２工程では、同心円状の痕跡が形成された試験体の表面の半径方向の断面プロファイルを測定するのが好ましい。
【００１７】
第３工程は、得られた断面プロファイルから痕跡部分を抽出する工程と、抽出した痕跡部分の断面プロファイルに基づいて、前記痕跡の粗さ、前記痕跡の高さ頻度分布および前記痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める工程とを含むのが好ましい。
【００１８】
また、断面プロファイルから痕跡部分を抽出する工程では、断面プロファイルから試験体の表面のうねりを除去する工程を含むのが好ましい。
【００１９】
評価項目である前記痕跡の粗さは、後述のように、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面粗さと相関を有する評価項目である。
【００２０】
また、評価項目である前記痕跡の高さ頻度分布は、後述のように、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布と相関を有する評価項目である。
【００２１】
更に、評価項目である前記痕跡の幅の総和は、後述のように、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドのカットレートと相関を有する評価項目である。
【００２２】
本発明のコンディショナの評価方法によると、コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを圧接させた状態で相対回転させて、試験体の表面に、砥粒面による痕跡を形成し、痕跡が形成された表面の断面プロファイルを測定し、得られた痕跡部分の断面プロファイルに基づいて、評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求めるので、これら評価項目によってコンディショナを評価することができる。しかも、これら評価項目は、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能と相関を有しているので、コンディショナによって実際に研磨パッドのコンディショニングを行うことなく、研磨パッドの表面状態や性能を予測することができる。
【００２３】
例えば、評価項目である痕跡の粗さによって研磨パッドの表面粗さを予測することが可能となり、痕跡の高さ頻度分布によって、研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布を予測することが可能となり、痕跡の幅の総和によって、研磨パッドのカットレートを予測することが可能となる。
【００２４】
したがって、本発明のコンディショナの評価方法によってコンディショナを評価することによって、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能を予測できることになる。
【００２５】
本発明のコンディショニング方法は、コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成し、前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定し、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目を求める評価方法を用いて複数のコンディショナの前記評価項目を求め、複数のコンディショナの前記評価項目と、前記複数の各コンディショナによってコンディショニングされる各研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを求め、前記相関データに基づいて、コンディショニング条件を決定するものである。
【００２６】
前記評価項目としては、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つであるのが好ましい。
【００２７】
コンディショニング状態とは、例えば、コンディショニング圧力、コンディショニングヘッドの回転数、カットレート、研磨パッドの表面粗さなどであるのが好ましい。
【００２８】
本発明のコンディショニング方法によると、複数の各コンディショナを評価した評価項目と、前記複数の各コンディショナによってコンディショニングされる各研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを求めるので、コンディショナの評価項目から前記相関データに基づいて、コンディショニング圧力等のコンディショニング条件を決定し、適切なコンディショニングをすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、コンディショナの砥粒面によって試験体の表面に痕跡を形成し、その断面プロファイルに基づいて、評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求めて評価を行うので、これら評価項目と相関を有する研磨パッドの表面状態や性能を予測することが可能となる。
【００３０】
したがって、コンディショナを評価することによって、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面状態や性能を予測できることになる。
【００３１】
また、コンディショナの評価項目と、コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを予め求めて、コンディショナの評価項目から前記相関データに基づいて、コンディショニング条件を決定し、適切なコンディショニングをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の評価方法の工程を模式的に示す図である。
【図２】図１の評価方法の各工程の流れを示すフロー図である。
【図３】測定された断面プロファイルである。
【図４】樹脂板表面のうねり成分の断面プロファイルである。
【図５】うねり成分を除去した断面プロファイルである。
【図６】切削痕の部分を抽出した断面プロファイルである。
【図７】各コンディショナＡ〜Ｅの切削痕粗さと、各コンディショナＡ〜Ｅによってコンディショニングされた後の各研磨パッドの表面粗さとの関係を示す図である。
【図８】コンディショナＡの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルである。
【図９】コンディショナＣの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルである。
【図１０】コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕の幅の総和との関係を示す図である。
【図１１】コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕粗さの関係を示す図である。
【図１２】コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力とカットレートの関係を示す図である。
【図１３】コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力と研磨パッドの表面粗さとの関係を示す図である。
【図１４】各コンディショナＡ〜Ｅの切削痕の高さ頻度分布を示す図である。
【図１５】図１４の高さ＞０［μｍ］の部分を拡大した図である。
【図１６】各コンディショナＡ〜Ｅによってそれぞれコンディショニングした後の各研磨パッドの高さ頻度分布を示す図である。
【図１７】図１６の高さ＞０［μｍ］の部分を拡大した図である。
【図１８】研磨パッドの研磨面のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面によって本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係るコンディショナの評価方法の各工程を模式的に示す図であり、図２は、各工程の流れを示すフロー図である。
【００３５】
この実施形態のコンディショナの評価方法は、図１（ａ）に示すように、評価対象であるコンディショナ１の砥粒面を、試験体としての樹脂板２の表面に圧接して１回転させることによって、樹脂板２の表面に痕跡である同心円状の切削痕３を形成する工程（Ｓ１）と、図１（ｂ）に示すように、切削痕３が形成された樹脂板２の表面の半径方向の断面プロファイル４を測定する工程（Ｓ２）と、測定した断面プロファイル４から樹脂板２の表面のうねり成分５を除去した断面プロファイル６を得る工程（Ｓ３）と、図１（ｃ）に示すように、断面プロファイル６から切削痕の部分を抽出する工程（Ｓ４）と、抽出した切削痕部分の断面プロファイルに基づいて、評価項目を求める工程（Ｓ５）とを含んでいる。
【００３６】
切削痕を形成する工程（Ｓ１）では、図１（ａ）に示すように、ブラテン７上に、クッション材として不織布パッド８、その上に、例えば、ＰＥＴからなる表面が平滑な厚さ１．５ｍｍの樹脂板２を取付け、コンディショナ１の砥粒面を、樹脂板２に押圧接触させて１回転させることによって、樹脂板２の表面に、図１（ａ）に示すような同心円状の切削痕３を形成する。
【００３７】
この例では、コンディショナ１の押圧荷重は、９ｌｂｓとし、コンディショナ１のサイズが、直径４インチであるので、面圧は、５０．４ｇ／ｃｍ2となる。
【００３８】
断面プロファイルを測定する工程（Ｓ２）では、プロファイラーを用いて、同心円状の切削痕３を形成した樹脂板２の表面の半径方向の断面プロファイルを測定する。この実施形態では、（株）東京精密製のＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄを用いて測定した。
【００３９】
図３に、測定された断面プロファイルの一例およびその一部を拡大して示している。横軸は、中心から半径方向外方への距離（μｍ）を、縦軸は、高さ（μｍ）をそれぞれ示しており、測定距離２９０００（μｍ）〜３２０００（μｍ）の範囲を拡大して示している。
【００４０】
この図３の断面プロファイルから樹脂板２のうねり成分を除去した。この実施形態では、図３の断面プロファイルを用いて、移動中央値(Moving median)によりフィルタリングを行った。移動中央値の計算範囲は、計算点とその前後各５００点の高さデータとした。このフィルタリングによって除去されプロファイル測定結果から樹脂板２のうねり成分が得られる。図３の移動中央値によるフィルタリングによって得られた樹脂板２のうねり成分を図４に示す。
【００４１】
図３の断面プロファイルから図４の断面プロファイルを差し引いて樹脂板２のうねり成分を除去し、図５に示す断面プロファイルを得た。この図５では、図３と同様に、その一部である測定距離２９０００（μｍ）〜３２０００（μｍ）の範囲を拡大して示している。図５から活性砥粒による切削痕が形成されていない樹脂板２の表面は、高さ≒0umとなっていることが分かる。
【００４２】
図５に示す断面プロファイルから切削痕が存在しない樹脂板２の表面のデータを除くために、高さ≒0umの範囲を除去し、切削痕の部分を抽出した。切削痕の抽出の範囲は、移動中央値のフィルタリングではプロファイルの測定開始・終了点付近である両端においてうねり成分を正しく除去できないため、測定開始・終了位置の1000pointのデータを除外した範囲から抽出した。図５の断面プロファイルから抽出した切削痕の部分の断面プロファイルを図６に示す。切削痕の部分のみを抽出したので、図６に示すように、横軸が短くなっており、この図６では、その一部である測定距離４５００（μｍ）〜７５００（μｍ）の範囲を拡大して併せて示している。この実施形態では、切削痕の抽出の為に除去した高さ範囲は、−0.5um≦高さ≦0.5umとした。
【００４３】
切削痕の部分を抽出した図６の断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナ１を評価する評価項目を求める工程では、断面プロファイルを解析し、評価項目として、切削痕の粗さ、切削痕の高さ頻度分布、切削痕の幅の総和等を求める。
【００４４】
切削痕の粗さは、JISによる表面粗さ規格（JIS B 0601）の計算式を使用して算出した。この実施例では、切削痕の粗さは、主に表面粗さRaを用いた。表面粗さRaの算出式を下記に示す。式中ｌは基準長さ、Ｚ（ｘ）は高さ方向変位を表す。
【００４５】
【数１】
【００４６】
この実施形態では、樹脂板２のうねり成分の除去に移動中央値を用いたが、うねり成分の除去方法はその他の方法を用いてもよい。うねり成分を除去する方法の例としては、移動平均を用いる、JISによる粗さ曲線(JIS B 0601)のようにカットオフ値λcの高域フィルタによって断面プロファイルからうねりを除去する、樹脂板２の初期のプロファイル形状を測定しておき切削痕の測定時に差分を求める等が考えられる。
【００４７】
次に、当該コンディショナ１の各評価項目と、当該コンディショナ１によってコンディショニングされる研磨パッドとの関係について説明する。
【００４８】
評価項目である切削痕粗さと、その切削痕粗さのコンディショナによって実際にコンディショニングされた研磨パッドの表面粗さとの関係を知るために、ダイヤ砥粒の砥粒径、突出し量、ピッチが異なる５種類のコンディショナＡ〜Ｅを準備し、各コンディショナＡ〜Ｅによって、上述のようにして樹脂板２の表面にそれぞれ切削痕を形成し、断面プロファイルをそれぞれ測定した。測定した断面プロファイルから上述のようにうねりを除去すると共に、切削痕の部分のみ抽出して図６に示すような断面プロファイルを得て、評価項目である切削痕粗さをそれぞれ算出した。
【００４９】
一方、前記５種類のコンディショナＡ〜Ｅをそれぞれ使用して、各研磨パッドのコンディショニングをそれぞれ１．５時間行ない、コンディショニング後の各研磨パッドの表面粗さをそれぞれ測定した。なお、コンディショニング圧力は、上述の切削痕を形成する際のコンディショナ１の押圧荷重と同じ９ｌｂｓ、すなわち、５０．４ｇ／ｃｍ2とした。
【００５０】
図７に、上述のように断面プロファイルを測定して求められた各コンディショナＡ〜Ｅの評価項目である切削痕粗さと、各コンディショナＡ〜Ｅによってコンディショニングされた後の各研磨パッドの表面粗さとの関係を示す。
【００５１】
この図７に示されるように、コンディショナＡ〜Ｅの評価項目である横軸の切削痕粗さＲａ（μｍ）が粗い程、当該コンディショナＡ〜Ｅによってコンディショニングされた後の各研磨パッドの表面粗さＲａ（μｍ）が粗くなることが分かる。すなわち、コンディショナの評価項目である切削痕粗さは、該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面粗さと相関を有している。なお、図７の回帰式の決定係数Ｒ2は、０．９００４であった。
【００５２】
この図７から分かるように、コンディショナの評価項目である切削痕粗さによって、当該コンディショナを使用してコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドの表面粗さを予測することが可能となる。
【００５３】
図７において、コンディショニング後の研磨パッドの表面粗さが最大、最小となった各コンディショナＡ，Ｃを用いて、樹脂板２に対する押圧荷重を増加させた場合の切削痕の影響を次のようにして確認した。
【００５４】
すなわち、切削痕を形成する際のコンディショナＡ，Ｃの押圧荷重を、上述の9lbsから17.5lbs、すなわち、５０．４ｇ／ｃｍ2から９８．０ｇ／ｃｍ2に増加させて上述と同様にして、樹脂板２の表面に切削痕を形成し、その断面プロファイルを測定して切削痕部分を抽出し、評価項目として、切削痕の幅の総和、切削痕粗さをそれぞれ求めた。
【００５５】
図８（ａ），（ｂ）に、コンディショナＡの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルをそれぞれ示し、図９（ａ），（ｂ）に、コンディショナＣの押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2および９８．０ｇ／ｃｍ2のときの切削痕部分の断面プロファイルをそれぞれ示す。
【００５６】
また、図１０に、コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕の幅の総和との関係を示す。
【００５７】
これらの図に示されるように、いずれのコンディショナＡ，Ｃも、押圧荷重が９８．０ｇ／ｃｍ2のときが、５０．４ｇ／ｃｍ2のときに比べて、切削痕の幅の総和が共に大きく増加している。すなわち、図１０に示されるように、押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の幅の総和は、それぞれ７．０（ｍｍ），８．２（ｍｍ）であるのに対して、押圧荷重が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の幅の総和は、それぞれ１２．９（ｍｍ），１５．０（ｍｍ）と大きく増加しており、コンディショニング圧力に対応する押圧荷重を高めることによって、切削痕の幅の総和が増加することが分かる。
【００５８】
図１１は、コンディショナＡ，Ｃの押圧荷重と切削痕粗さの関係を示す図である。この図１１に示されるように、押圧荷重が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の粗さは、それぞれ１．３（μｍ），４．８（μｍ）であるのに対して、押圧荷重が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃの切削痕の粗さは、それぞれ１．５（μｍ），４．４（μｍ）と大きな変化はなく、コンディショニング圧力に対応する押圧荷重を変化させても、切削痕の粗さに顕著な差がないことが分かる。
【００５９】
次に、この２種類のコンディショナＡ，Ｃをそれぞれ用いて、研磨パッドのコンディショニングを、コンディショニング圧力５０．４ｇ／ｃｍ2と９８．０ｇ／ｃｍ2とでそれぞれ行ない、単位時間当たりの研磨パッドの磨耗量であるカットレートとコンディショニング後の研磨パッドの表面粗さとを測定した。
【００６０】
図１２に、コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力とカットレートの関係を示し、図１３に、コンディショナＡ，Ｃのコンディショニング圧力と研磨パッドの表面粗さとの関係を示す。
【００６１】
図１２に示すように、コンディショニング圧力が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによる研磨パッドのカットレートは、それぞれ２０（μｍ／ｈｒ），４０（μｍ／ｈｒ）であるのに対して、コンディショニング圧力が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによる研磨パッドのカットレートは、それぞれ３７（μｍ／ｈｒ），７０（μｍ／ｈｒ）と大きく増加しており、コンディショニング圧力を高めると、カットレートが増加している。
【００６２】
図１３に示すように、コンディショニング圧力が５０．４ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによって研磨された研磨パッドの表面粗さは、それぞれ４．４８（μｍ），８．２８（μｍ）であるのに対して、コンディショニング圧力が９８．０ｇ／ｃｍ2のときのコンディショナＡ，Ｃによって研磨された研磨パッドの表面粗さは、それぞれ４．５５（μｍ），８．２３（μｍ）と大きな変化はなく、コンディショニング圧力を変化させても、研磨パッドの表面粗さには顕著な差異は見られず、上述の図１１と同様の傾向を示した。
【００６３】
このようにコンディショナＡ，Ｃによって切削痕を形成するための押圧荷重を変化させた場合の切削痕の幅の総和および切削痕粗さと、コンディショナＡ，Ｃによってコンディショニング圧力を変化させて研磨パッドのコンディショニングを行った場合のカットレートおよび研磨パッドの表面粗さとには、相関が認められる。
【００６４】
したがって、例えば、コンディショナの評価項目である切削痕の幅によって、当該コンディショナを使用してコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドのカットレートを予測することが可能となり、更には、研磨パッドの交換時期である寿命を予測することができる。
【００６５】
次に、コンディショナの評価項目である切削痕の高さ頻度分布について説明する。
【００６６】
図１４に、上述の５種類のコンディショナＡ〜Ｅの切削痕の高さ頻度分布のデータを示しており、図１５に、図１４の高さ＞０［μｍ］の破線で囲まれた部分を拡大して示している。
【００６７】
図１６に、５種類のコンディショナＡ〜Ｅによってそれぞれコンディショニングした後の各研磨パッドの高さ頻度分布を示し、図１７に、図１６の高さ＞０［μｍ］の破線で囲まれた部分を拡大して示す。この研磨パッドの頻度分布は、光干渉粗さ測定装置Wyko-9800 (Veeco Instruments Inc.)の測定データを用いて作成している。
【００６８】
研磨パッドは、図１８に示すポアを有する研磨パッドを用いているため、高さ＜0[um]の頻度分布は異なる傾向となるが、図１５の切削痕において分布幅が広く粗く切削するコンディショナは、図１７の実際のコンディショニング後の研磨パッドにおいても分布幅が広く粗い傾向となっている。また、分布が狭く細かく切削するコンディショナに関しても同様である。
【００６９】
高さ頻度の分布幅は、図１５、図１７共におよそA＜D＜E＜B＜Cとなっており、切削痕の高さ頻度分布によって、研磨パッドの高さ頻度分布の傾向が予測されることが伺える。
【００７０】
したがって、コンディショナの評価項目である切削痕の高さ頻度分布によって、当該コンディショナを使用してコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布を予測することが可能となる。
【００７１】
以上のように、この実施形態によれば、コンディショナの評価項目である切削痕の粗さ、切削痕の高さ頻度分布および切削痕の幅の総和によって、コンディショナを評価できると共に、各評価項目によって、当該コンディショナによってコンディショニングを行ったと想定した場合の研磨パッドの表面粗さ、研磨面の高さ頻度分布およびカットレートを予測することできる。
【００７２】
また、例えば、図１０に示すように、切削痕の幅の総和は、コンディショニング圧力に対応する押圧荷重と相関を有しているので、コンディショナの切削痕の幅の総和から押圧荷重、したがって、コンディショニング圧力を決定することができる。
【００７３】
更に、各種のコンディショナについて、上記各評価項目を評価すると共に、それら各コンディショナによって研磨パッドのコンディショニングを行って、その時のコンディショニング状態、例えば、コンディショニング圧力、コンディショニングヘッドの回転数、カットレート、研磨パッドの表面粗さなどを測定し、各評価項目との相関を示す相関データを収集してデータベースを作成することによって、コンディショナの評価項目から各種のコンディショニング条件を決定し、適切なコンディショニングをすることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ コンディショナ
２ 樹脂板（試験体）
３ 切削痕（痕跡）
７ プラテン
８ 不織布パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンディショナを評価する方法であって、
評価対象のコンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成する第１工程と、
前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定する第２工程と、
得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める第３工程と、
を含むことを特徴とするコンディショナの評価方法。
【請求項２】
前記試験体が、表面が平滑な樹脂製の板またはシートであり、
前記第１工程は、前記コンディショナの砥粒面を、前記試験体の表面に押圧接触させた状態で１回転させて同心円状の前記痕跡を形成するものであり、
前記第２工程は、前記痕跡が形成された前記表面の半径方向の断面プロファイルを測定するものであり、
前記第３工程は、得られた前記断面プロファイルから痕跡部分を抽出する工程と、抽出した痕跡部分の断面プロファイルに基づいて、前記痕跡の粗さ、前記痕跡の高さ頻度分布および前記痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める工程とを含む、
請求項１に記載のコンディショナの評価方法。
【請求項３】
前記第３工程の前記痕跡部分を抽出する工程は、前記断面プロファイルから前記試験体の表面のうねりを除去する工程を含む、
請求項２に記載のコンディショナの評価方法。
【請求項４】
前記第３工程で求める前記痕跡の粗さは、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面粗さと相関を有する評価項目である、
請求項１ないし３のいずれかに記載のコンディショナの評価方法。
【請求項５】
前記第３工程で求める前記痕跡の高さ頻度分布は、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布と相関を有する評価項目である、
請求項１ないし４のいずれかに記載のコンディショナの評価方法。
【請求項６】
前記第３工程で求める前記痕跡の幅の総和は、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドのカットレートと相関を有する評価項目である、
請求項１ないし５のいずれかに記載のコンディショナの評価方法。
【請求項７】
コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成し、前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定し、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目を求める評価方法を用いて複数のコンディショナの前記評価項目を求め、複数のコンディショナの前記評価項目と、前記複数の各コンディショナによってコンディショニングされる各研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを求め、前記相関データに基づいて、コンディショニング条件を決定する、
ことを特徴とするコンディショニング方法。
【請求項１】
コンディショナを評価する方法であって、
評価対象のコンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成する第１工程と、
前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定する第２工程と、
得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目として、痕跡の粗さ、痕跡の高さ頻度分布および痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める第３工程と、
を含むことを特徴とするコンディショナの評価方法。
【請求項２】
前記試験体が、表面が平滑な樹脂製の板またはシートであり、
前記第１工程は、前記コンディショナの砥粒面を、前記試験体の表面に押圧接触させた状態で１回転させて同心円状の前記痕跡を形成するものであり、
前記第２工程は、前記痕跡が形成された前記表面の半径方向の断面プロファイルを測定するものであり、
前記第３工程は、得られた前記断面プロファイルから痕跡部分を抽出する工程と、抽出した痕跡部分の断面プロファイルに基づいて、前記痕跡の粗さ、前記痕跡の高さ頻度分布および前記痕跡の幅の総和の少なくともいずれか一つを求める工程とを含む、
請求項１に記載のコンディショナの評価方法。
【請求項３】
前記第３工程の前記痕跡部分を抽出する工程は、前記断面プロファイルから前記試験体の表面のうねりを除去する工程を含む、
請求項２に記載のコンディショナの評価方法。
【請求項４】
前記第３工程で求める前記痕跡の粗さは、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの表面粗さと相関を有する評価項目である、
請求項１ないし３のいずれかに記載のコンディショナの評価方法。
【請求項５】
前記第３工程で求める前記痕跡の高さ頻度分布は、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドの研磨面の高さ頻度分布と相関を有する評価項目である、
請求項１ないし４のいずれかに記載のコンディショナの評価方法。
【請求項６】
前記第３工程で求める前記痕跡の幅の総和は、当該コンディショナによってコンディショニングされる研磨パッドのカットレートと相関を有する評価項目である、
請求項１ないし５のいずれかに記載のコンディショナの評価方法。
【請求項７】
コンディショナの砥粒面と試験体の表面とを、圧接させた状態で相対回転させて前記表面に前記砥粒面による痕跡を形成し、前記痕跡が形成された前記表面の断面プロファイルを測定し、得られた断面プロファイルに基づいて、当該コンディショナの評価項目を求める評価方法を用いて複数のコンディショナの前記評価項目を求め、複数のコンディショナの前記評価項目と、前記複数の各コンディショナによってコンディショニングされる各研磨パッドのコンディショニング状態との相関データを求め、前記相関データに基づいて、コンディショニング条件を決定する、
ことを特徴とするコンディショニング方法。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−９９８１２（Ｐ２０１３−９９８１２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４４４６（Ｐ２０１１−２４４４４６）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００１１６１２７）ニッタ・ハース株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００１１６１２７）ニッタ・ハース株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
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