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JP2010264567A - Pad conditioner - Google Patents

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JP2010264567A
JP2010264567A JP2009118948A JP2009118948A JP2010264567A JP 2010264567 A JP2010264567 A JP 2010264567A JP 2009118948 A JP2009118948 A JP 2009118948A JP 2009118948 A JP2009118948 A JP 2009118948A JP 2010264567 A JP2010264567 A JP 2010264567A
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Japan
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pad
pad conditioner
elastic member
abrasive
disk
Prior art date
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Application number
JP2009118948A
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Inventor
Akihiro Shimizu
章弘 清水
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

【課題】本発明の目的は、パッドの表面を削ることによりパッドの平坦性を維持するとともに、コンディショナの砥粒がパッドの変形に追従しつつ、長い製品寿命を有するパッドコンディショナを提供する。
【解決手段】本発明に記載のパッドコンディショナは、パッドに当接して研磨するための砥粒面を有する砥粒基盤と、砥粒基盤を支持する円盤状の台金と、円盤状の台金と砥粒基盤との間の外周部に配置され、且つ環状に形成された外側弾性部材と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図2
An object of the present invention is to provide a pad conditioner that maintains the flatness of the pad by scraping the surface of the pad and has a long product life while the abrasive grains of the conditioner follow the deformation of the pad. .
A pad conditioner according to the present invention includes an abrasive base having an abrasive surface for abutting against the pad for polishing, a disc-shaped base for supporting the abrasive base, and a disc-shaped base. An outer elastic member disposed on the outer periphery between the gold and the abrasive grain base and formed in an annular shape.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の研磨を行うCMP(化学機械研磨)装置における、パッドを研磨するためのパッドコンディショナに関する。   The present invention relates to a pad conditioner for polishing a pad in a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus for polishing a semiconductor wafer or the like.

この種のCMP研磨装置におけるパッドコンディショナにおいては、砥粒をニッケル等の金属めっき結合層によりステンレス等の台金に固着したものが種々提案されている。このようなCMP研磨装置において、パッドを研磨する際には、このようなパッドコンディショナがパッドの表面に押し付けられる。パッドコンディショナがパッドの表面に押し付けられると、パッドの表面が、弾性変形するのに伴い、パッドコンディショナの中央部に配置された砥粒に比べて、パッドコンディショナの外周部近傍に配置された砥粒により大きな圧力が加わる状態で、パッドの表面を研磨する。すなわち、より大きな圧力がその外周部近傍に配置された砥粒に集中するので、外周部近傍の砥粒が局所的に磨耗されやすくなる。それによって、従来のパッドコンディショナは、製品寿命が短くなるという欠点を有している。   Various pad conditioners in this type of CMP polishing apparatus have been proposed in which abrasive grains are fixed to a base metal such as stainless steel by a metal plating bonding layer such as nickel. In such a CMP polishing apparatus, when the pad is polished, such a pad conditioner is pressed against the surface of the pad. When the pad conditioner is pressed against the surface of the pad, as the pad surface is elastically deformed, the pad conditioner is placed near the outer periphery of the pad conditioner compared to the abrasive grains placed in the center of the pad conditioner. The surface of the pad is polished with a large pressure applied by the abrasive grains. That is, since a larger pressure concentrates on the abrasive grains arranged in the vicinity of the outer peripheral portion, the abrasive grains in the vicinity of the outer peripheral portion are likely to be locally worn. As a result, the conventional pad conditioner has the disadvantage of shortening the product life.

特許文献1には、その下面が凸状になるように形成され、且つ外周部に曲面を有するパッドコンディショナが開示されている。また、特許文献2には、砥粒基盤に配置された複数の砥粒の高さを該基盤中央部が最も高くなるように形成されたパッドコンディショナが開示されている。これらのパッドコンディショナは、パッドの表面を研磨する際に、圧力がパッドコンディショナの外周部近傍に配置された砥粒に集中することを防ぎ、外周部近傍の砥粒が短期間で磨耗することを防ぐことができる。   Patent Document 1 discloses a pad conditioner that has a lower surface that is convex and has a curved surface on the outer periphery. Patent Document 2 discloses a pad conditioner in which the height of a plurality of abrasive grains arranged on the abrasive grain base is the highest at the center of the base. These pad conditioners prevent the pressure from concentrating on the abrasive grains arranged near the outer periphery of the pad conditioner when polishing the surface of the pad, and the abrasive grains near the outer periphery wear out in a short period of time. Can be prevented.

また、特許文献3には、砥粒面を有する砥粒基盤と、砥粒基盤を支持する台金と、砥粒基盤と台金との間の全面に亘って配置された弾性部材と、を備えるパッドコンディショナが開示されている。この構成によって、パッドコンディショナは、パッドの表面を研磨する際に、弾性変形することが可能になり、パッドの表面を自在に追従することができる。   Patent Document 3 includes an abrasive base having an abrasive surface, a base that supports the abrasive base, and an elastic member disposed over the entire surface between the abrasive base and the base. A pad conditioner is provided. With this configuration, the pad conditioner can be elastically deformed when the surface of the pad is polished, and can freely follow the surface of the pad.

特許第3268737号公報Japanese Patent No. 3268737 特表2008−515238号公報Special table 2008-515238 gazette 特開2003−145424号公報JP 2003-145424 A

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のパッドコンディショナは、その形状が一定である、すなわち弾性変形することがないので、パッドの表面を平坦に削ることはできるが、パッドコンディショナ及びパッドの回転速度又はパッドの表面におけるパッドコンディショナの位置等によって変化するパッドの表面の弾性変形に追従することはできない。   However, since the pad conditioners described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have a constant shape, that is, do not elastically deform, the surface of the pad can be flattened, but the pad conditioner and pad It is not possible to follow the elastic deformation of the pad surface which changes depending on the rotational speed of the pad or the position of the pad conditioner on the pad surface.

また、特許文献3に記載のパッドコンディショナは、砥粒基盤と台金との間の全面に亘って配置されている弾性部材を有しているので、弾性変形するパッドの表面に追従することはできるが、パッドの表面を平坦に削ることはできない。   Moreover, since the pad conditioner described in Patent Document 3 has an elastic member disposed over the entire surface between the abrasive grain base and the base metal, it follows the surface of the elastically deformed pad. It is possible to cut the surface of the pad flat.

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、パッドの表面を削ることによりパッドの平坦性を維持するとともに、外周部の砥粒が早期に磨耗するのを防止して、長寿命化を図ることができるパッドコンディショナを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and while maintaining the flatness of the pad by scraping the surface of the pad, preventing the abrasive grains on the outer periphery from being worn out early, An object of the present invention is to provide a pad conditioner capable of extending the service life.

上記の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、本発明に係るパッドコンディショナは、パッドに当接して研磨するための砥粒面を有する砥粒基盤と、前記砥粒基盤を支持する円盤状の台金と、前記円盤状の台金と前記砥粒基盤との間の外周部に配置され、且つ環状に形成された外側弾性部材と、を備えることを特徴とする。
該パッドコンディショナが前記円盤状の台金と前記砥粒基盤との間の外周部に配置され、且つ環状に形成された外側弾性部材を備えることによって、パッドを研磨する際に、パッドコンディショナが上側に反るように変形し、パッドコンディショナの外周部近傍の砥粒がパッドの表面の弾性変形に追従する。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, the pad conditioner according to the present invention includes an abrasive base having an abrasive surface for abutting against the pad for polishing, a disk-shaped base metal that supports the abrasive base, and the disk-shaped base metal And an outer elastic member disposed in an outer peripheral portion between the abrasive grain base and an annular shape.
The pad conditioner is disposed on the outer peripheral portion between the disk-shaped base metal and the abrasive grain base, and includes an outer elastic member formed in an annular shape, so that the pad conditioner can be used when polishing the pad. Is deformed so as to warp upward, and the abrasive grains near the outer periphery of the pad conditioner follow the elastic deformation of the surface of the pad.

本発明に係るパッドコンディショナにおいて、前記円盤状の台金と前記砥粒基盤とが直接接合された平坦な領域を含んでいることとしてもよい。
前記円盤状の台金と前記砥粒基盤とが直接接合された平坦な領域を含んでいるので、パッドの表面を平坦に削ることができる。
The pad conditioner according to the present invention may include a flat region in which the disk-shaped base metal and the abrasive base are directly joined.
Since the disk-shaped base metal and the abrasive grain base include a flat region directly bonded, the surface of the pad can be cut flat.

本発明に係るパッドコンディショナにおいて、前記外側弾性部材の厚さ寸法が半径方向内側から外側に向けて大きくなっていることとしてもよい。
前記外側弾性部材の厚さ寸法が半径方向内側から外側に向けて大きくなっているので、パッドコンディショナがパッドの表面に押し付けられた場合に、最も圧力が集中する外縁部近傍においては、弾性部材による変形量が最も大きくなる。
In the pad conditioner according to the present invention, the thickness dimension of the outer elastic member may be increased from the inner side in the radial direction toward the outer side.
Since the thickness dimension of the outer elastic member increases from the inner side to the outer side in the radial direction, when the pad conditioner is pressed against the surface of the pad, the elastic member is provided in the vicinity of the outer edge where pressure is most concentrated. The amount of deformation due to becomes the largest.

本発明に係るパッドコンディショナにおいて、前記外側弾性部材の内側に配置された内側弾性部材を備え、前記外側弾性部材の弾性率は、前記内側弾性部材の弾性率より低く設定されることとしてもよい。
前記外側弾性部材の弾性率は、前記内側弾性部材の弾性率より低く設定されるので、パッドコンディショナは、弾性率の高い中央部と、弾性率の低い外周部とを備えることができ、該中央部においてパッドの表面を平坦に削りつつ、該外周部においてパッドの表面の弾性変形に追従することができる。
The pad conditioner according to the present invention may include an inner elastic member disposed inside the outer elastic member, and an elastic modulus of the outer elastic member may be set lower than an elastic modulus of the inner elastic member. .
Since the elastic modulus of the outer elastic member is set lower than the elastic modulus of the inner elastic member, the pad conditioner can include a central portion having a high elastic modulus and an outer peripheral portion having a low elastic modulus, It is possible to follow the elastic deformation of the surface of the pad at the outer peripheral portion while cutting the surface of the pad flat at the central portion.

本発明に係るパッドコンディショナにおいて、前記外側弾性部材の半径方向の幅寸法は、前記円盤状の台金の直径の1/6〜1/3の範囲であることとしてもよい。
前記外側弾性部材の半径方向の幅寸法は、前記円盤状の台金の直径の1/6〜1/3の範囲であるので、パッドコンディショナは、適切な面積の平坦な中央部と、適切な面積の弾性変形可能な外周部とを備えることができる。
In the pad conditioner according to the present invention, the width of the outer elastic member in the radial direction may be in the range of 1/6 to 1/3 of the diameter of the disk-shaped base metal.
Since the radial width dimension of the outer elastic member is in the range of 1/6 to 1/3 of the diameter of the disk-shaped base metal, the pad conditioner has a flat central portion with an appropriate area, And an elastically deformable outer peripheral portion having a large area.

本発明に係るパッドコンディショナにおいて、前記パッドコンディショナの最大変形量は、40μm〜200μmの範囲であることとしてもよい。
前記パッドコンディショナの最大変形量は、40μm〜200μmの範囲であるので、比較的弾性変形しやすいパッドにも対応することが可能である。
In the pad conditioner according to the present invention, the maximum deformation amount of the pad conditioner may be in the range of 40 μm to 200 μm.
Since the maximum deformation amount of the pad conditioner is in the range of 40 μm to 200 μm, it is possible to deal with a pad that is relatively easily elastically deformed.

本発明に係るパッドコンディショナによれば、パッドに当接して研磨するための砥粒面を有する砥粒基盤と、前記砥粒基盤を支持する円盤状の台金と、前記円盤状の台金と前記砥粒基盤との間の外周部に配置され、且つ環状に形成され外側弾性部材と、を備えているので、本発明のパッドコンディショナは、パッドの表面を平坦に削ることができる。
また、上記構成によって、本発明のパッドコンディショナは、パッドの表面における弾性変形に追従可能であり、圧力が局所的に集中することなく、砥粒基盤の砥粒面における砥粒を常にパッドの表面に接触させることができる。
According to the pad conditioner of the present invention, an abrasive base having an abrasive surface for abutting against the pad for polishing, a disk-shaped base metal that supports the abrasive base, and the disk-shaped base metal Since the outer elastic member is disposed on the outer peripheral portion between the abrasive base and the outer elastic member, the pad conditioner of the present invention can cut the surface of the pad flatly.
Further, with the above configuration, the pad conditioner of the present invention can follow the elastic deformation on the surface of the pad, and the abrasive grains on the abrasive grain surface of the abrasive base are always attracted to the pad without the pressure being concentrated locally. The surface can be contacted.

本発明のパッドコンディショナを備えるCMP研磨装置の概略図である。It is the schematic of CMP polishing apparatus provided with the pad conditioner of this invention. 本発明の第1の実施形態のパッドコンディショナの断面図である。It is sectional drawing of the pad conditioner of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のパッドコンディショナの断面図である。It is sectional drawing of the pad conditioner of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のパッドコンディショナの断面図である。It is sectional drawing of the pad conditioner of the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1に示すように、CMP研磨装置1は、回転テーブル3と、ウエーハキャリア5と、コンディショナ機構8とを主な構成要素とするものである。
回転テーブル3は、円盤状に形成され、その下面中央部には、中心軸2が取り付けられ、その上面には、例えば硬質ウレタンからなるポリッシング用のパッド4が設けられている。該回転テーブル3は、中心軸2を介して、例えばモータ(図示せず)などによって回転可能である。
ウエーハキャリア5は、このパッド4に対向して且つパッド4の中心軸2から偏心した位置に自転可能に配置されており、その下面には、パッド4よりも小径の円盤形状とされるウエーハ6が保持されている。このウエーハ6の下側表面は、パッド4の表面と接触している。
コンディショナ機構8は、回転軸9と、アーム10と、パッドコンディショナ11とを主な構成要素とするものである。回転軸9は、回転テーブル3の外部に回転可能に設けられ、アーム10の一端に接続されている。該アーム10の他端は、パッドコンディショナ11に回転自在に接続されている。
また、図1には、ウエーハ6を研磨する際に、スラリsがパッド4の上面に供給される。このスラリsは、微粒子シリカ等からなる遊離砥粒が研磨剤として用いられ、更にエッチング用のアルカリ液等が混合されたものである。
As shown in FIG. 1, the CMP polishing apparatus 1 includes a rotary table 3, a wafer carrier 5, and a conditioner mechanism 8 as main components.
The turntable 3 is formed in a disc shape, and a central shaft 2 is attached to the center of the lower surface, and a polishing pad 4 made of, for example, hard urethane is provided on the upper surface. The turntable 3 can be rotated by, for example, a motor (not shown) through the central shaft 2.
The wafer carrier 5 is disposed so as to be able to rotate at a position opposed to the pad 4 and eccentric from the central axis 2 of the pad 4, and a wafer 6 having a disk shape smaller in diameter than the pad 4 is provided on the lower surface thereof. Is held. The lower surface of the wafer 6 is in contact with the surface of the pad 4.
The conditioner mechanism 8 includes a rotating shaft 9, an arm 10, and a pad conditioner 11 as main components. The rotary shaft 9 is rotatably provided outside the rotary table 3 and is connected to one end of the arm 10. The other end of the arm 10 is rotatably connected to the pad conditioner 11.
In FIG. 1, the slurry s is supplied to the upper surface of the pad 4 when the wafer 6 is polished. This slurry s is obtained by using loose abrasive grains made of fine-particle silica or the like as an abrasive and further mixing an alkali solution for etching.

図2に示すように、パッドコンディショナ11は、円盤状の台金20と、外側弾性部材30と、砥粒基盤40とを主な構成要素とするものである。
円盤状の台金20は、略円盤状に形成されており、平坦な上面と、平坦領域21及び傾斜領域22を有する下面と、を備えている。前記平坦領域21は、円盤状の台金20の下面中央部に設けられており、前記傾斜領域22は、該平坦領域21とその外縁部との間に形成されている。
この円盤状の台金20の上面中央部には、図1に示すように、アーム10の他端が回転自在に接続されており、このアーム10の他端は、パッドコンディショナ11をパッド4の表面に押圧する押圧力F(図3に示す。)と、パッドコンディショナ11を回転させるための回転力とを伝達するように構成されている。
また、円盤状の台金20の下面における傾斜領域22には、外側弾性部材30が接着テープ又は接着剤等により固定されており、その下面中央部の平坦領域21には、砥粒基盤40が接着テープ又は接着剤等により固定されている。
この円盤状の台金20は、ステンレス等の金属を削り出し加工されたものでもよく、樹脂を押し出し加工されたものでもよい。
As shown in FIG. 2, the pad conditioner 11 includes a disk-shaped base metal 20, an outer elastic member 30, and an abrasive grain base 40 as main components.
The disc-shaped base metal 20 is formed in a substantially disc shape, and includes a flat upper surface and a lower surface having a flat region 21 and an inclined region 22. The flat region 21 is provided at the center of the lower surface of the disk-shaped base metal 20, and the inclined region 22 is formed between the flat region 21 and its outer edge.
As shown in FIG. 1, the other end of the arm 10 is rotatably connected to the center of the upper surface of the disk-shaped base metal 20. The other end of the arm 10 connects the pad conditioner 11 to the pad 4. Is configured to transmit a pressing force F (shown in FIG. 3) that presses against the surface of the pad and a rotational force for rotating the pad conditioner 11.
Further, the outer elastic member 30 is fixed to the inclined region 22 on the lower surface of the disk-shaped base metal 20 with an adhesive tape or an adhesive, and the abrasive base 40 is formed in the flat region 21 at the center of the lower surface. It is fixed with an adhesive tape or an adhesive.
The disk-shaped base metal 20 may be a machined metal such as stainless steel or may be a machined resin.

外側弾性部材30は、円盤状の台金20と同一の直径を有して環状に形成されており、該外側弾性部材30の半径方向の断面は、半径方向内側から外側に向けてその厚さ寸法が大きくなるように、略三角形状に形成されている。外側弾性部材30の上面は、円盤状の台金20の傾斜領域22と一致するように形成されており、円盤状の台金20の傾斜領域22に接着テープ又は接着剤等により固定されている。また、外側弾性部材30の下面は、平坦な形状であり、砥粒基盤40の上面に接着テープ又は接着剤等により固定されている。
この外側弾性部材30は、シリコンゴム等の弾性を有する材料から構成され、外側弾性部材30の幅Lは、円盤状の台金20における直径の1/6〜1/3の範囲であることが好ましい。外側弾性部材30の幅Lが円盤状の台金20における直径の1/6以下である場合、圧力が集中する外周部において、弾性変形するための領域を十分設けることができない。また、外側弾性部材30の幅Lが円盤状の台金20における直径の1/3以上である場合、パッドコンディショナ11は、十分な面積の平坦な中央部を確保することができない。
なお、図2に示す本実施形態において、外側弾性部材30の上面は、傾斜面である傾斜領域22に一致するように傾斜面で形成されているが、円盤状の台金20における傾斜領域22が曲面である場合には、該曲面に一致するように曲面で形成されてもよい。また、図2に示す本実施形態において、外側弾性部材30は、略三角形状の断面を有しているが、外側弾性部材30の断面は、テーパ状に形成されてもよく、階段状に形成されてもよい。その場合には、円盤状の台金20における傾斜領域22は、該外側弾性部材30の上面に一致するように形成されている。
さらに、円盤状の台金20と外側弾性部材30との接合強度を向上させ、且つ位置合わせを行うために、円盤状の台金20の下面及び外側弾性部材30の上面の一方には、径方向に形成された溝が設けられていてもよく、他方には、該溝に係合するための凸部が設けられていてもよい。
The outer elastic member 30 has the same diameter as the disk-shaped base metal 20 and is formed in an annular shape, and the radial cross section of the outer elastic member 30 has a thickness from the inner side toward the outer side in the radial direction. It is formed in a substantially triangular shape so that the size becomes large. The upper surface of the outer elastic member 30 is formed so as to coincide with the inclined region 22 of the disk-shaped base metal 20 and is fixed to the inclined region 22 of the disk-shaped base metal 20 with an adhesive tape or an adhesive. . The lower surface of the outer elastic member 30 has a flat shape and is fixed to the upper surface of the abrasive grain base 40 with an adhesive tape or an adhesive.
The outer elastic member 30 is made of an elastic material such as silicon rubber, and the width L of the outer elastic member 30 is in the range of 1/6 to 1/3 of the diameter of the disk-shaped base metal 20. preferable. When the width L of the outer elastic member 30 is 1/6 or less of the diameter of the disk-shaped base metal 20, a sufficient area for elastic deformation cannot be provided in the outer peripheral portion where the pressure is concentrated. Further, when the width L of the outer elastic member 30 is not less than 1/3 of the diameter of the disk-shaped base metal 20, the pad conditioner 11 cannot secure a flat central portion having a sufficient area.
In the present embodiment shown in FIG. 2, the upper surface of the outer elastic member 30 is formed as an inclined surface so as to coincide with the inclined region 22 that is an inclined surface, but the inclined region 22 in the disk-shaped base metal 20. May be formed as a curved surface so as to coincide with the curved surface. In the present embodiment shown in FIG. 2, the outer elastic member 30 has a substantially triangular cross section, but the outer elastic member 30 may have a tapered shape or a stepped shape. May be. In that case, the inclined region 22 of the disk-shaped base metal 20 is formed so as to coincide with the upper surface of the outer elastic member 30.
Further, in order to improve the bonding strength between the disk-shaped base metal 20 and the outer elastic member 30 and perform alignment, one of the lower surface of the disk-shaped base metal 20 and the upper surface of the outer elastic member 30 has a diameter. A groove formed in a direction may be provided, and a protrusion for engaging with the groove may be provided on the other side.

砥粒基盤40は、円盤状の台金20及び外側弾性部材30に固定されるベース部41と、該ベース部41に配置された複数の砥粒42と、該砥粒42をベース部41に接着するための接着層43と、から構成される。
ベース部41は、略円盤状の形状を有し、ニッケルめっき等の金属めっきによって形成されたものである。ベース部41の上面は、円盤状の台金20の平坦領域21及び外側弾性部材30の下面に、接着テープ又は接着剤等により固定されており、ベース部41の下面には、接着層41を介して複数の砥粒42が接着されている。
複数の砥粒42は、ダイヤモンドやcBN等の超砥粒とされている。この複数の砥粒42は、所定のパターンに従って、ベース部41に分散して配置されている。この所定のパターンは、均一な分散パターン又は格子状のパターンでもよく、密な領域及び粗な領域をランダムに形成したパターンでもよい。
接着層43は、複数の砥粒42とベース部41とを固定するものであって、ベース部41と同様に、ニッケルめっき等の金属めっきによって形成されるものである。
The abrasive grain base 40 includes a base part 41 fixed to the disc-shaped base metal 20 and the outer elastic member 30, a plurality of abrasive grains 42 disposed on the base part 41, and the abrasive grains 42 on the base part 41. And an adhesive layer 43 for bonding.
The base portion 41 has a substantially disk shape and is formed by metal plating such as nickel plating. The upper surface of the base portion 41 is fixed to the flat region 21 of the disk-shaped base metal 20 and the lower surface of the outer elastic member 30 with an adhesive tape or an adhesive, and the adhesive layer 41 is attached to the lower surface of the base portion 41. A plurality of abrasive grains 42 are bonded to each other.
The plurality of abrasive grains 42 are superabrasive grains such as diamond and cBN. The plurality of abrasive grains 42 are distributed and arranged on the base portion 41 according to a predetermined pattern. The predetermined pattern may be a uniform dispersed pattern or a lattice pattern, or may be a pattern in which dense regions and rough regions are randomly formed.
The adhesive layer 43 fixes the plurality of abrasive grains 42 and the base portion 41, and is formed by metal plating such as nickel plating similarly to the base portion 41.

以下に、本発明の実施される寸法の一例について記載する。
パッドコンディショナ11の直径を108mmとした場合に、ベース部41の厚さは、約80μm〜約100μmの範囲とされる。また、その場合、複数の砥粒42の粒度は#100とされ、接着層43の厚さ寸法は約110μmとされる。
上記の構成において、外側弾性部材30における最大変位は、40μm〜200μmの範囲であることが好ましい。外側弾性部材30における最大変位が、40μm以下である場合に、外側弾性部材30は、パッドの表面における弾性変形に追従することが難しくなる。
Below, an example of the dimension which implements this invention is described.
When the diameter of the pad conditioner 11 is 108 mm, the thickness of the base portion 41 is in the range of about 80 μm to about 100 μm. In this case, the grain size of the plurality of abrasive grains 42 is # 100, and the thickness dimension of the adhesive layer 43 is about 110 μm.
In said structure, it is preferable that the maximum displacement in the outer side elastic member 30 is the range of 40 micrometers-200 micrometers. When the maximum displacement in the outer elastic member 30 is 40 μm or less, it becomes difficult for the outer elastic member 30 to follow the elastic deformation on the surface of the pad.

次に、本実施形態のパッドコンディショナ11によってパッド4を研磨する方法について説明する。
図1に示すCMP研磨装置1において、ウエーハ6の研磨を繰り返すことにより、パッド4の研磨面、すなわちパッド4の表面における平坦度が低下したり、目詰まりしたりするためにウエーハ6の研磨精度及び研磨効率が低下する。パッド4がそのような状態になった場合に、パッドコンディショナ11によってパッド4の表面を再研削(コンディショニング)する必要がある。
そこで、図3に示すように、パッド4の表面には、パッドコンディショナ11が押圧力Fで押圧されており、この押圧力Fによって、パッド4の表面は、図3に示すように弾性変形する。
Next, a method for polishing the pad 4 by the pad conditioner 11 of the present embodiment will be described.
In the CMP polishing apparatus 1 shown in FIG. 1, the polishing accuracy of the wafer 6 is reduced because the flatness of the polishing surface of the pad 4, that is, the surface of the pad 4 is reduced or clogged by repeating the polishing of the wafer 6. In addition, the polishing efficiency decreases. When the pad 4 is in such a state, the pad conditioner 11 needs to regrind (condition) the surface of the pad 4.
Therefore, as shown in FIG. 3, the pad conditioner 11 is pressed against the surface of the pad 4 by the pressing force F, and the surface of the pad 4 is elastically deformed as shown in FIG. To do.

パッドコンディショナ11の下面中央部は、砥粒基盤40が円盤状の台金20の平坦領域21に直接接合されているために、弾性変形することはない。従って、砥粒基盤40の下面中央部に配置された複数の砥粒42をパッド4の表面に押圧させることにより、パッド4の表面は、平坦に研削され、パッド4の表面の平坦度を回復することができる。   The center part of the lower surface of the pad conditioner 11 is not elastically deformed because the abrasive grain base 40 is directly joined to the flat region 21 of the disk-shaped base metal 20. Therefore, by pressing a plurality of abrasive grains 42 arranged at the center of the lower surface of the abrasive grain base 40 against the surface of the pad 4, the surface of the pad 4 is ground flat and the flatness of the surface of the pad 4 is restored. can do.

このように再研削されることによって、パッド4は、その平坦度が回復し、ウエーハ6を再び研磨することが可能になる。ウエーハ6の研磨には、例えば上述した微粒子シリカ等からなる遊離砥粒が研磨剤として用いられ、更にエッチング用のアルカリ液等が混合されたものが液状のスラリsとしてパッド4上に供給されているため、このスラリsがウエーハキャリア5に保持されたウエーハ6とパッド4との間に流動して、ウエーハキャリア5でウエーハ6が自転し、同時にパッド4が中心軸2を中心として回転するために、パッド4でウエーハ6の一面が研磨される。   By re-grinding in this manner, the flatness of the pad 4 is restored, and the wafer 6 can be polished again. For polishing the wafer 6, for example, the above-mentioned free abrasive grains made of fine particle silica or the like are used as an abrasive, and a mixture of an alkali solution for etching or the like is supplied onto the pad 4 as a liquid slurry s. Therefore, the slurry s flows between the wafer 6 held by the wafer carrier 5 and the pad 4, and the wafer 6 rotates with the wafer carrier 5. At the same time, the pad 4 rotates about the central axis 2. Further, one surface of the wafer 6 is polished by the pad 4.

また、図3に示すように、パッドコンディショナ11が押付力Fでパッド4に押し付けられるので、パッド4の表面は、弾性変形する。それにより、パッドコンディショナ11の外周部に配置された複数の砥粒42は、パッド4の表面における弾性変形によって、集中された圧力を受けている。この圧力を分散させるために、パッドコンディショナ11は、環状に形成された外側弾性部材30を備えている。集中した圧力が、外周部に配置された複数の砥粒42に付加されると、外側弾性部材30は、弾性変形して、図3に示すように、パッドコンディショナ11の外周部が上側に反るように変形している。このパッドコンディショナ11の弾性変形によって、パッドコンディショナ11の外周部に配置された複数の砥粒42には、圧力が集中することはなく、且つ弾性変形しているパッド4の表面に当接することができる。
従って、砥粒基盤40の下面外周部に配置された複数の砥粒42には、圧力が集中することなく、パッドコンディショナ11の全体に配置された複数の砥粒42に加わる圧力が略均一になり、外周部に配置された砥粒42の局所的な磨耗を防止することができ、砥粒42が短期間で磨耗されることを防ぐことができる。
Moreover, as shown in FIG. 3, since the pad conditioner 11 is pressed against the pad 4 by the pressing force F, the surface of the pad 4 is elastically deformed. Thereby, the plurality of abrasive grains 42 arranged on the outer peripheral portion of the pad conditioner 11 receives concentrated pressure due to elastic deformation on the surface of the pad 4. In order to disperse this pressure, the pad conditioner 11 includes an outer elastic member 30 formed in an annular shape. When the concentrated pressure is applied to the plurality of abrasive grains 42 arranged on the outer peripheral portion, the outer elastic member 30 is elastically deformed so that the outer peripheral portion of the pad conditioner 11 is on the upper side as shown in FIG. It is deformed to warp. Due to the elastic deformation of the pad conditioner 11, no pressure is concentrated on the plurality of abrasive grains 42 arranged on the outer periphery of the pad conditioner 11, and the surface of the pad 4 that is elastically deformed comes into contact. be able to.
Accordingly, the pressure applied to the plurality of abrasive grains 42 disposed on the entire pad conditioner 11 is substantially uniform without concentrating the pressure on the plurality of abrasive grains 42 disposed on the outer peripheral portion of the lower surface of the abrasive grain base 40. Thus, local wear of the abrasive grains 42 arranged on the outer peripheral portion can be prevented, and the abrasive grains 42 can be prevented from being worn in a short period of time.

パッドコンディショナ11は、円盤状の台金20における平坦領域21と砥粒基盤40とが直接接合されているので、パッドコンディショナ11の下面中央部は、高い弾性率を有しており、それによって、パッド4の表面を平坦に削ることができ、パッド4の表面における平坦性を回復又は維持することができる。
また、パッドコンディショナ11は、環状に形成された外側弾性部材30を備えているので、パッドコンディショナ11の下面外周部は、低い弾性率を有しており、パッドコンディショナ11が弾性変形し、上側に反るように変形することができる。それによって、パッドコンディショナ11は、外周部に配置された砥粒42に加わる圧力を低減し、パッドコンディショナ11の全体に配置された砥粒42に略均一な圧力を付加させることができる。従って、パッドコンディショナ11は、その砥粒42における局所的な磨耗を防ぐことができ、その製品寿命を長くすることができる。
Since the pad conditioner 11 has the flat region 21 of the disk-shaped base metal 20 and the abrasive grain base 40 directly joined to each other, the center portion of the lower surface of the pad conditioner 11 has a high elastic modulus. Thus, the surface of the pad 4 can be cut flat, and the flatness on the surface of the pad 4 can be recovered or maintained.
Further, since the pad conditioner 11 includes the outer elastic member 30 formed in an annular shape, the outer peripheral portion of the lower surface of the pad conditioner 11 has a low elastic modulus, and the pad conditioner 11 is elastically deformed. It can be deformed to warp upward. Accordingly, the pad conditioner 11 can reduce the pressure applied to the abrasive grains 42 disposed on the outer peripheral portion, and can apply a substantially uniform pressure to the abrasive grains 42 disposed on the entire pad conditioner 11. Therefore, the pad conditioner 11 can prevent local wear on the abrasive grains 42 and can extend the product life.

図4は、本発明の別の実施形態を示す図である。
なお、この図において、上述した実施形態における図2に示す構成要素と同一部分には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施の形態が、図2に示す一の実施形態におけるパッドコンディショナ11と異なる点は、図4に示すように、円盤状の台金20及び外側弾性部材30の形状の変更、及び外側弾性部材30の内側に内側弾性部材50を追加した点である。
すなわち、図4に示すように、円盤状の台金20は、平坦な上面及び下面を有する円盤形状に形成され、その下面外周部には、外側弾性部材30が接着テープ又は接着剤等により固定され、その下面中央部には、内側弾性部材50が接着テープ又は接着剤等により固定されている。この外側弾性部材30は、円盤状の台金20の直径と同一な直径を有し、断面矩形状の環状部材として形成されている。外側弾性部材30の厚さは一定の厚さ寸法を有している。
内側弾性部材50は、外側弾性部材30の内径と同一の外径を有し、且つ外側弾性部材30と同一の厚さ寸法を有するように、円盤状に形成されている。そのため、外側弾性部材30の内側には、内側弾性部材50が位置して固定されている。
また、内側弾性部材50の弾性率は、外側弾性部材30の弾性率より低く設定されている。それによって、図4に示す構成において、パッドコンディショナ11は、低い弾性率を有する外周部と、高い弾性率を有し、且つ該外周部の内側に存在する中央部と、を有することが可能になる。
従って、この図4に示す実施形態においても、図2及び図3に示す実施形態と同様に、パッドコンディショナ11がパッド4の表面を平坦に削りながら、パッドの弾性変形に追従することができる。従って、パッドコンディショナ11の寿命化を図ることができる。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
In this figure, the same parts as those shown in FIG. 2 in the embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
This embodiment differs from the pad conditioner 11 in one embodiment shown in FIG. 2 in that the shape of the disk-shaped base metal 20 and the outer elastic member 30 is changed, and the outer elasticity is changed as shown in FIG. The inner elastic member 50 is added inside the member 30.
That is, as shown in FIG. 4, the disk-shaped base metal 20 is formed in a disk shape having a flat upper surface and a lower surface, and the outer elastic member 30 is fixed to the outer periphery of the lower surface with an adhesive tape or an adhesive. The inner elastic member 50 is fixed to the central portion of the lower surface with an adhesive tape or an adhesive. The outer elastic member 30 has the same diameter as that of the disk-shaped base metal 20 and is formed as an annular member having a rectangular cross section. The thickness of the outer elastic member 30 has a certain thickness dimension.
The inner elastic member 50 is formed in a disc shape so as to have the same outer diameter as the inner diameter of the outer elastic member 30 and the same thickness as the outer elastic member 30. Therefore, the inner elastic member 50 is positioned and fixed inside the outer elastic member 30.
Further, the elastic modulus of the inner elastic member 50 is set lower than the elastic modulus of the outer elastic member 30. Accordingly, in the configuration shown in FIG. 4, the pad conditioner 11 can have an outer peripheral portion having a low elastic modulus and a central portion having a high elastic modulus and existing inside the outer peripheral portion. become.
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 4 as well, as in the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the pad conditioner 11 can follow the elastic deformation of the pad while cutting the surface of the pad 4 flat. . Therefore, the life of the pad conditioner 11 can be increased.

1 CMP研磨装置
2 回転軸
3 回転テーブル
4 パッド
5 ウエーハキャリア
6 ウエーハ
8 コンディショナ機構
9 回転軸
10 アーム
11 パッドコンディショナ
20 円盤状の台金
21 平坦領域
22 傾斜領域
30 外側弾性部材
40 砥粒基盤
41 ベース部
42 複数の砥粒
43 接着層
50 内側弾性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CMP polishing apparatus 2 Rotating shaft 3 Rotating table 4 Pad 5 Wafer carrier 6 Wafer 8 Conditioner mechanism 9 Rotating shaft 10 Arm 11 Pad conditioner 20 Disc-shaped base 21 Flat area 22 Inclined area 30 Outer elastic member 40 Abrasive base 41 Base part 42 A plurality of abrasive grains 43 Adhesive layer 50 Inner elastic member

Claims (6)

パッドに当接して研磨するための砥粒面を有する砥粒基盤と、
前記砥粒基盤を支持する円盤状の台金と、
前記円盤状の台金と前記砥粒基盤との間の外周部に配置され、且つ環状に形成された外側弾性部材と、
を備えることを特徴とするパッドコンディショナ。
An abrasive substrate having an abrasive surface for polishing against the pad;
A disk-shaped base metal that supports the abrasive base;
An outer elastic member disposed in an outer peripheral portion between the disk-shaped base metal and the abrasive base, and formed in an annular shape;
A pad conditioner comprising:
請求項1記載のパッドコンディショナであって、
前記円盤状の台金と前記砥粒基盤とが直接接合されて形成された平坦な領域を含むことを特徴とするパッドコンディショナ。
The pad conditioner according to claim 1,
A pad conditioner comprising a flat region formed by directly joining the disk-shaped base metal and the abrasive grain base.
請求項2記載のパッドコンディショナであって、
前記外側弾性部材の厚さ寸法が、半径方向内側から外側に向けて大きくなっていることを特徴とするパッドコンディショナ。
The pad conditioner according to claim 2,
The pad conditioner, wherein a thickness dimension of the outer elastic member increases from the inner side in the radial direction toward the outer side.
請求項1に記載のパッドコンディショナであって、
前記外側弾性部材の内側に配置された内側弾性部材を備え、
前記外側弾性部材の弾性率は、前記内側弾性部材の弾性率より低く設定されることを特徴とするパッドコンディショナ。
The pad conditioner according to claim 1,
An inner elastic member disposed inside the outer elastic member;
The pad conditioner, wherein an elastic modulus of the outer elastic member is set lower than an elastic modulus of the inner elastic member.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のパッドコンディショナであって、
前記外側弾性部材の半径方向の幅寸法は、前記円盤状の台金の直径の1/6〜1/3の範囲であることを特徴とするパッドコンディショナ。
It is a pad conditioner as described in any one of Claims 1-4,
The pad conditioner, wherein a width dimension in a radial direction of the outer elastic member is in a range of 1/6 to 1/3 of a diameter of the disk-shaped base metal.
請求項1〜5のいずれか一項に記載のパッドコンディショナであって、
前記パッドコンディショナの最大変形量は、40μm〜200μmの範囲であることを特徴とするパッドコンディショナ。
It is a pad conditioner as described in any one of Claims 1-5,
The pad conditioner has a maximum deformation amount in a range of 40 μm to 200 μm.
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