JP3163748U

JP3163748U - Ｃｍｐドレッサー

Info

Publication number: JP3163748U
Application number: JP2010005546U
Authority: JP
Inventors: 俊哉木下
Original assignee: Nippon Steel Materials Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2020-08-19
Also published as: KR200475567Y1; KR20120001816U; TWM405058U

Abstract

【課題】取り付け作業及び高さ調整を容易にするＣＭＰドレッサーを提供する。【解決手段】半導体基板用の研磨パッドに当接することにより、研磨パッドをドレッシングするＣＭＰドレッサー４２であって、研磨パッドに当接する当接面４２Ｂを有し、当接面４２Ｂを含む面内において一定の曲率半径で弧状に延びる孤状部を有する。この孤状部は、リング形状に形成することができる。【選択図】図３

Description

本考案は、半導体基板を研磨する研磨パッドをドレッシングするCMPドレッサーに関する。

ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の配線が多層化するのに伴って、半導体基板の平坦化技術に対する要求が高まっている。半導体基板を平坦化する装置として、化学的機械研磨（chemical mechanical polishing：CMP）装置が知られている。

CMP装置は、スラリーを供給しながら半導体基板の表面に研磨パッドを摺動させることにより、半導体基板の表面を平坦化する。CMP装置において半導体基板を処理すると、研磨パッドは目詰まりを起こし、研磨速度が低下する。そこで、研磨パッドは、CMPドレッサーによりドレッシングされる。

従来のCMPドレッサーとして、複数のステンレスからなる円柱形状のドレッサーをフォルダに保持させた構造が知られている。これらのドレッサーは、同一円周上に配列されている。

特許第３４８２３２１号明細書特許第３５９８０６２号明細書

しかしながら、これらのドレッサーをフォルダに一つ一つ締結する必要があるため、取り付け作業が煩雑であった。また、研磨パッドに当接する各ドレッサーの当接面を互いに同一平面内に位置させる必要があるため、高精度の設計及び取り付け作業が要求されていた。そこで、本願考案は、ＣＭＰドレッサーの取り付け作業及び高さ調整を容易にすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本願考案は、（１）半導体基板用の研磨パッドに当接することにより、前記研磨パッドをドレッシングするCMPドレッサーであって、前記研磨パッドに当接する当接面を有し、前記当接面を含む面内において一定の曲率半径で弧状に延びる孤状部を有することを特徴とするCMPドレッサー。

（２）（１）の構成において、前記孤状部は、リング形状に形成することができる。（２）の構成によれば、リング形状に形成することにより、ＣＭＰドレッサーの取り付け作業、高さ調整が容易となる。

（３）（２）の構成において、前記当接面に前記孤状部の半径方向に延びる溝部を形成することができる。（３）の構成によれば、溝部を介してより多くのスラリーを逃がすことができる。

（４）（３）の構成において、前記溝部は、前記孤状部の周方向に４５°の間隔を隔てて複数設けることができる。（４）の構成によれば、スラリーを周方向の複数個所から効率よく逃がすことができる。

（５）（１）の構成において、前記孤状部は、円弧部を同一円周上に複数配置することにより構成することができる。（５）の構成によれば、（２）の構成と同様の効果を得ることができる。

（６）（５）の構成において、前記孤状部の周方向において互いに隣接する前記円弧部は、接触せずに離間させることができる。隣接する円弧部の隙間からスラリーを逃がすことができる。

（７）（１）〜（６）の構成において、前記当接面には、複数の硬質砥粒を設けることができる。

本考案によれば、CMPドレッサーが一定の曲率半径で弧状に延びる孤状部により形成されるため、取り付け作業及び高さ調整を容易に行うことができる。

CMP装置の概略図である。 CMPドレッサーの平面図（裏面）である。 CMPドレッサーの平面図（表面）である。変形例１のCMPドレッサーの平面図である。変形例２の分割ドレッサーの平面図である。

図１を参照しながら、CMP装置の概略構成を説明する。図１はCMP装置の概略図であり、X軸、Y軸及びZ軸は互いに異なる直交する三軸を示す。トップリング１１は、半導体基板１３を保持する。トップリング１１は、トップリング軸部１２を上端面に備え、二点鎖線で示す軸周りに回転する。トップリング１１の回転方向は、矢印で示すように、平面視時計回り反対方向であってもよい。

トップリング１１の下端部には、リテーナリング１４が設けられる。リテーナリング１４は、CMP装置１の動作時にX−Y面方向に移動する半導体基板１３に当接して、半導体基板１３がCMP装置１から脱落するのを防止する。トップリング１１と半導体基板１３との間には、押圧部材１５が設けられる。押圧部材１５は、半導体基板１３を研磨パッド２１に押圧する。押圧部材１５は、空気が充填されることにより押圧力を発生するエアバックであってもよい。

研磨パッド２１は、ターンテーブル２２の上面に固定される。研磨パッド２１には、例えばポリウレタン樹脂を用いることができる。ターンテーブル２２は、ターンテーブル軸部２３を下端面に備え、一点鎖線で示す軸周りに回転する。ターンテーブル２２の回転方向は、矢印で示すように、平面視時計回り反対方向であってもよい。

スラリー供給部３１は、研磨パッド２１の上方に位置する。スラリー供給部３１は、研磨パッド２１に向けてスラリー３２を供給する。スラリー３２は、シリカ粒子を苛性ソーダ、アンモニア、アミン等のアルカリ溶液に懸濁させた懸濁液であってもよい。シリカ粒子の粒径は、５〜３００ｎｍ程度であってもよい。懸濁液の水素イオン指数は、PH９〜１２程度であってもよい。

上述の構成において、CMP装置１は、半導体基板１３の表面を研磨パッド２１に押圧し、スラリー３２を供給しながら、トップリング１１及びターンテーブル２２をそれぞれ回転させ、化学反応を生じさせながら機械的に半導体基板１３の表面を研磨する。半導体基板１３を処理すると、研磨時に生じた異物によって研磨パッド２１の目詰まりが起こる。

ドレッサーフォルダ４１は、CMPドレッサー４２を保持する。CMPドレッサー４２は、研磨パッド２１に接触する。CMPドレッサー４２は、半導体基板１３よりも、ターンテーブル２２の回転方向下流側に位置する。CMPドレッサー４２は、研磨パッド２１に接触することにより、研磨パッド２１をドレッシングし、研磨パッド２１の目詰まりを解消する。

次に、図２及び図３を参照して、CMPドレッサー４２の構成を詳細に説明する。図２はCMPドレッサー４２の平面図であり、CMPドレッサー４２を上方から視た図である。図３はCMPドレッサー４２の当接面を示す平面図であり、CMPドレッサー４２を下方から視た図である。

これらの図を参照して、CMPドレッサー４２は曲率半径が一定のリング形状に構成されている。CMPドレッサー４２には、ステンレスを用いることができる。図２に図示するように、CMPドレッサー４２の裏面には、９０°間隔で一対の締結孔部４２Aが形成されている。これらの締結孔部４２Aは、CMPドレッサー４２よりも板厚方向の寸法が短い、有底筒状の孔部である。CMPドレッサー４２の裏面は、ドレッサーフォルダ４１に面している。ドレッサーフォルダ４１の側から、締結孔部４２Aに向かって図示しない締結ボルトが締結されることにより、ＣＭＰドレッサー４２はドレッサーフォルダ４１に装着される。

このように、CMPドレッサー４２の周方向数か所に締結ボルトを締結するだけで、CMPドレッサー４２がドレッサーフォルダ４１に装着される。したがって、CMPドレッサー４２の着脱時の負担を軽減できる。

また、CMPドレッサー４２の周方向の高さのバラツキを容易に抑制できる。すなわち、円柱状のドレッサーを周方向に複数取り付ける方法では、部品点数の増加により高さ調整が煩雑となるが、本実施形態の構成によれば、リング状に形成されたCMPドレッサー４２をドレッサーフォルダ４１に締結するだけで装着作業が完了するため、高さ調整が容易化される。

ここで、図１を参照して、半導体基板１３及びCMPドレッサー４２のY軸方向の寸法をそれぞれY１及びY２としたときに、Y２はY１よりも大きい。つまり、CMPドレッサー４２は、半導体基板１３が接触する研磨パッド２１上の領域をカバーするサイズに設定されている。これにより、半導体基板１３の研磨時に生じた多くの異物を、CMPドレッサー４２によりドレッシングすることができる。

図４を参照して、CMPドレッサー４２の表面、つまり、研磨パッド２１に接触するCMPドレッサー４２の当接面４２Bには、多数のダイヤモンド粒が配列されている。これらのダイヤモンド粒はハニカム状に配列することができる。すなわち、CMPドレッサー４２の当接面４２Bには、正三角形で作られる単位格子の各頂点にダイヤモンド粒を配置することができる。

このように、ダイヤモンド粒を規則的に配列することにより、ダイヤモンド粒の分布に粗密がなく、当該ドレッサーを使用しても、ダイヤモンド粒の密部分にスラリー中の砥粒が凝集することがなくなり、半導体基板１３の表面のミクロスクラッチ傷を最小限に抑えることができる。

（変形例１）
図４は、変形例１のCMPドレッサー４２の平面図である。同図を参照して、CMPドレッサー４２の当接面４２Bには、半径方向に延びる溝部４２Cが形成されている。溝部４２Cは、CMPドレッサー４２の周方向に４５°間隔で複数形成されている。溝部４２Ｃの高さは、CMPドレッサー４２の板厚よりも小さい。溝部４２は、その高さが１ｍｍ、その幅が数ｍｍであってもよい。

変形例１の構成によれば、CMPドレッサー４２の内径領域（CMPドレッサー４２により包囲される領域）に位置するスラリーを、溝部４２Cを介して内径領域の外側に排出することができる。

（変形例２）
図５は、変形例２の分割ドレッサー４３の平面図である。同図を参照して、分割ドレッサー４３は、曲率半径が一定の円弧形状に形成されている。この分割ドレッサー４３を同一円周上に複数配置することにより、CMPドレッサーは構成される。変形例２の構成によれば、実施形態のCMPドレッサー４２と同様の効果を得ることができる。さらに、変形例１のように溝部がなくても、隣接する分割ドレッサー４３の隙間を介して、スラリーを排出することができる。

（変形例３）
上述の実施形態では、研磨パッド２１のドレッシング時にCMPドレッサー４２を固定したが、本考案はこれに限られるものではない。例えば、研磨パッド２１のドレッシング時にCMPドレッサー４２を研磨パッド２１の半径方向に移動させてもよい。これにより、研磨パッド２１全体をドレッシングすることができる。

１１トップリング１２トップリング軸部１３半導体基板
１４リテーナリング１５押圧部２１研磨パッド
２２ターンテーブル２３ターンテーブル軸部３１スラリー供給部
３２スラリー４１ドレッサーフォルダ４２ CMPドレッサー

Claims

半導体基板用の研磨パッドに当接することにより、前記研磨パッドをドレッシングするCMPドレッサーであって、
前記研磨パッドに当接する当接面を有し、前記当接面を含む面内において一定の曲率半径で弧状に延びる孤状部を有することを特徴とするCMPドレッサー。
前記孤状部は、リング形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のCMPドレッサー。
前記当接面は、前記孤状部の半径方向に延びる溝部を有することを特徴とする請求項２に記載のCMPドレッサー。
前記溝部は、前記孤状部の周方向に４５°の間隔を隔てて複数設けられることを特徴とする請求項３に記載のCMPドレッサー。
前記孤状部は、円弧部を同一円周上に複数配置することにより構成されることを特徴とする請求項１に記載のCMPドレッサー。
前記孤状部の周方向において互いに隣接する前記円弧部は、接触せずに離間していることを特徴とする請求項５に記載のCMPドレッサー。
前記当接面には、複数の硬質砥粒が設けられることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載のCMPドレッサー。