JP4140644B2 - Pad dressing apparatus and pad dressing method - Google Patents
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Description
本発明は、パッドドレッサー、パッドドレッシング方法及び研磨装置に関するもので、特に半導体ウェーハ等のワークを研磨する研磨装置の研磨パッド表面を再生するパッドドレッサー、パッドドレッシング方法及びそれを備えた研磨装置に関する。 The present invention relates to a pad dresser, a pad dressing method, and a polishing apparatus, and more particularly to a pad dresser that regenerates a polishing pad surface of a polishing apparatus that polishes a workpiece such as a semiconductor wafer, a pad dressing method, and a polishing apparatus including the same.
半導体装置の微細化・多層化が進むにつれて、CMP(Chemical Mechanical Polishing)技術は、半導体装置製造工程になくてはならない必須の技術になっている。このCMP技術は、層間絶縁膜の平坦化のみならず、Cu配線や素子分離など、現在では様々な工程に利用されている。 As semiconductor devices are miniaturized and multilayered, CMP (Chemical Mechanical Polishing) technology has become an indispensable technology indispensable for semiconductor device manufacturing processes. This CMP technique is used not only for planarization of interlayer insulating films but also for various processes such as Cu wiring and element isolation.
平坦化CMPにおける重要な仕様の1つに、研磨レートのワーク面内均一性(研磨均一性)がある。研磨均一性を向上させるためには、研磨レートに影響する要素をワーク面内で均一に分布させることが重要になる。 One of the important specifications in planarization CMP is the uniformity of the polishing rate within the work surface (polishing uniformity). In order to improve the polishing uniformity, it is important to uniformly distribute the factors affecting the polishing rate within the work surface.
この重要な要素として、研磨圧力や研磨の相対速度などがあるが、従来から定量化が進んでいない重要な要素として、研磨パッドの表面状態がある。研磨パッドの好ましい表面状態は、パッドドレッシングによって形成される。このことは、例えば研磨の最中にパッドドレッシングも同時に行ういわゆるin−situドレッシングにおいて、パッドドレッシングを停止すると研磨レートが急激に落ち込むという事実からも、研磨パッド表面状態の厳密な制御が重要であることが明らかである。 The important factors include the polishing pressure and the relative speed of polishing. The important factors that have not been quantified are the surface condition of the polishing pad. A preferred surface condition of the polishing pad is formed by pad dressing. This is because, for example, in so-called in-situ dressing in which pad dressing is simultaneously performed during polishing, strict control of the surface condition of the polishing pad is important due to the fact that the polishing rate drops sharply when the pad dressing is stopped. It is clear.
パッドドレッシングとは、ダイヤモンドなどの砥石が着いたパッドドレッサー(以後、単にドレッサーと称することもある)を研磨パッドに当接させ、研磨パッドの表面を削り取るないしは表面を粗らすなどして、スラリーの保持性を良好にして研磨可能な状態に初期化したり、使用中の研磨パッドに対してスラリーの保持性を回復させ、研磨能力を維持させることをいう。 Pad dressing is a slurry in which a pad dresser (hereinafter sometimes simply referred to as a dresser) with a grindstone such as diamond is brought into contact with the polishing pad and the surface of the polishing pad is scraped or roughened. This means that the holding ability is initialized to a state where the polishing is possible, or the holding ability of the slurry is restored to the polishing pad in use to maintain the polishing ability.
このパッドドレッサーとしては、従来からダイヤモンド砥粒が電着されたドレッサーが用いられ、軸の回りに回転させられながら研磨パッドに押し付けられて研磨パッドをドレッシングするものが多く使用されていた(例えば、特許文献1又は特許文献2参照。)。
As this pad dresser, a dresser in which diamond abrasive grains are electrodeposited is conventionally used, and many are used to dress the polishing pad by being pressed around the polishing pad while being rotated around an axis (for example, (See Patent Document 1 or
図12は、特許文献1に記載されたパッドドレッサーを説明するための概念図である。特許文献1に記載されたパッドドレッサー130は、図12に示すように、ダイヤモンド砥粒133、133、…が電着された基板131が支持部132に対して固定して取り付けられている。
FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the pad dresser described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 12, the
また、図13は、特許文献2に記載されたパッドドレッサーを説明するための概念図である。特許文献2に記載されたパッドドレッサー130Aは、原理的には図13に示すように、ダイヤモンド砥粒133、133、…が電着された基板131Aが、例えばボールジョイント132a等のいわゆるジンバル構造を介して、支持部132Aに対して全方向に揺動可能に取り付けられ、研磨パッド20の表面に倣う構造になっている。
FIG. 13 is a conceptual diagram for explaining the pad dresser described in
また、ダイヤモンドドレッサーの他にブラシドレッサーを設けたものも知られている(例えば、特許文献3参照。)。この特許文献3には、研磨パッド表面を削り取る第1のドレッサーであるダイヤモンドドレッサーと、研磨パッドの研磨面の凹部に詰まった異物を掻き出すための第2のドレッサーであるブラシドレッサーが開示されている。 Moreover, what provided the brush dresser other than the diamond dresser is also known (for example, refer patent document 3). This Patent Document 3 discloses a diamond dresser that is a first dresser that scrapes off the surface of the polishing pad, and a brush dresser that is a second dresser for scraping out foreign substances clogged in the recesses of the polishing surface of the polishing pad. .
ブラシドレッサーは研磨面の凹部に詰まった異物を掻き出すことを目的としているので、パッドを削る、いわゆる、パッドドレッシングについては、第1のドレッサーであるダイヤモンドドレッサーが担っている。 Since the brush dresser is intended to scrape out foreign substances clogged in the recesses of the polishing surface, the diamond dresser, which is the first dresser, is responsible for the so-called pad dressing, which is used to scrape the pad.
また、ブラシドレッサーとして使用されている部材としては、ナイロンブラシが使用されている。しかし、ナイロンブラシでは、パッド表面をブラッシングする能力はあるが、パッド表面を削る効果はない。 A nylon brush is used as a member used as a brush dresser. However, the nylon brush has the ability to brush the pad surface, but has no effect of scraping the pad surface.
よって、この開示された技術の中では、ブラシによりパッド表面を削りとり、ドレッシングを行うといった内容はなく、あくまでパッド表面に滞在している異物を取り除くための手段として使用されている。 Therefore, in this disclosed technique, there is no content of scraping the pad surface with a brush and performing dressing, and it is used only as a means for removing foreign substances staying on the pad surface.
この他にも、ブラシを用いたドレッシングを記載したものがある(例えば、前出特許文献2又は特許文献4参照。)。しかし、特許文献2及び特許文献4に記載のブラシドレッサーも特許文献3同様、研磨パッド内の異物を掻き出すためのブラッシング方法としての記載であり、研磨パッドの表面を削るためのドレッシングではない。
ところで、CMP装置で使用される研磨パッドは、研磨パッドそのものの厚みむらや研磨定盤への貼り付けむらがあることから、貼り付け後の研磨パッド表面は平面ではない。貼り付けた後の研磨パッド表面は通常30μm〜50μm程度の高低差をもっている。 Incidentally, the polishing pad used in the CMP apparatus has uneven thickness of the polishing pad itself and uneven adhesion to the polishing surface plate, and therefore the surface of the polishing pad after application is not flat. The surface of the polishing pad after pasting usually has a height difference of about 30 μm to 50 μm.
しかし、CMPにおいては、ウェーハ面内を均一に研磨するため、このような起伏を有する研磨パッド表面に対しても、表面に倣って均一にドレッシングすることが求められている。 However, in CMP, in order to uniformly polish the wafer surface, it is required to dress the polishing pad surface having such undulations uniformly along the surface.
図11は、CMPに要求されるパッドドレッシングの仕様の概念を表したものである。図11に示すように、例えば高低差約50μmのうねりが幅100mm程度で形成された研磨パッド20をドレッシングする場合、うねりに倣って均一にドレッシングすることが求められる。このように研磨パッドは弾性材料であることから、CMP装置におけるパッドドレッシングは、弾性材料の表面基準研削加工と位置付けることができる。
FIG. 11 shows the concept of pad dressing specifications required for CMP. As shown in FIG. 11, for example, when dressing a
ところが、前述の特許文献1に記載されたパッドドレッサー130では、ドレッサーが支持部132に完全固定されているので、研磨パッド表面うねりの山部分のみを削り取ることになる。そのため、研磨パッド表面に沿った均一なドレッシングができないという問題があった。
However, in the
また、前述の特許文献2に記載されたパッドドレッサー130Aは、ドレッサー面が研磨パッド面に倣うように支持されているが、実際のパッドドレッシングにおいて研磨パッド表面に倣って均一にドレッシングすることができない。なぜなら、高速運動する研磨パッド20に接触するパッドドレッサー表面には大きい摩擦力が働くため、パッドドレッサーが研磨パッド20に対して傾くからである。傾くことによって摩擦が軽減されると、パッドドレッサーが元の姿勢に戻ることから、結果的には断続的に研磨パッド20に接触(スティックスリップ)することになる。
Further, the
このような研磨パッド面内におけるドレッシングのばらつき(不均一性)は、ウェーハへの研磨性能に対して、次のような問題を引き起こす。まず、研磨パッド面内でドレッシングされている部分とされてない部分が混在するため、ウェーハ面内に研磨むら(研磨ばらつき)が発生する。次に、研磨パッドを立ち上げる工程において、全面が均一にドレッシングされず、徐々にドレッシング領域が広がっていくことから、研磨レートが飽和するのに時間がかかる。研磨レートが飽和しないものは製品処理に使用できないため、結果的にパッドの立ち上げ時間が長くなる。 Such a variation (non-uniformity) in dressing within the polishing pad surface causes the following problems with respect to the polishing performance on the wafer. First, a portion that is not dressed and a portion that is not dressed in the polishing pad surface are mixed, so that uneven polishing (polishing variation) occurs in the wafer surface. Next, in the step of starting up the polishing pad, the entire surface is not uniformly dressed and the dressing area gradually expands, so that it takes time for the polishing rate to be saturated. Those whose polishing rate does not saturate cannot be used for product processing, resulting in a long pad startup time.
さらに、従来のダイヤモンド電着プレートを使用して研磨パッドのドレッシングをした場合、前述したように、研磨パッドが高速運動する際、パッドドレッサーが摩擦力により傾き、次に元の姿勢に戻るといった形態によってパッドドレッサー系全体が断続的な接触を繰り返すこととなる。この現象により、前述した研磨パッドの周方向のドレッシングばらつきを起こすが、問題はこれだけに限らない。 Furthermore, when dressing the polishing pad using a conventional diamond electrodeposition plate, as described above, when the polishing pad moves at a high speed, the pad dresser tilts due to frictional force and then returns to the original posture. As a result, the entire pad dresser system repeats intermittent contact. This phenomenon causes the aforementioned dressing variation in the circumferential direction of the polishing pad, but the problem is not limited to this.
ドレッシングにより除去するパッド切り屑の大きさについても、パッドドレッサーが断続的接触をする中では、大きく削れる部分と、小さく削れる部分とが混在し、切り屑の大きさのばらつきが大きくなる。また、研磨パッド面は安定して細かく削れるのではなく、結果的に大きく剥離して削れることになるため、ドレッシングにより磨耗する研磨パッドの磨耗量は大きくなる。結果として、パッドの寿命が短くなり、パッドの交換周期が早まるという問題も生じている。このようなことから、従来のパッドドレッサーは、弾性体の表面基準研削という観点からみたときに、構造上において本質的な問題を抱えていた。 As for the size of the pad chips to be removed by dressing, when the pad dresser makes intermittent contact, a portion that can be sharply shaved and a portion that can be shaved small are mixed, resulting in a large variation in the size of the chips. Further, the polishing pad surface is not stably and finely scraped, but as a result, it is greatly peeled off and scraped, so that the amount of wear of the polishing pad worn by dressing becomes large. As a result, there is a problem that the life of the pad is shortened and the replacement cycle of the pad is accelerated. For this reason, the conventional pad dresser has an essential problem in structure from the viewpoint of surface-based grinding of the elastic body.
また、本発明者は、本発明に先立ち、パッドドレッシングの効果を見極める検討を行った。最初に、研磨パッド表面を削り取ることなく、純水を供給しながら研磨パッド表面をナイロンブラシによりブラッシングを行い、目詰まりさせた研磨パッドにおける研磨レートの回復を評価した。しかし、長時間の純水供給およびブラッシングにも関わらず、研磨レートは大きくても31.4%しか回復しなかった。このとき研磨パッド表面をSEM観察して研磨パッド表面の異物がきれいに除去されていることを確認している(関連文献:上川大地、藤田 隆他、2004年精密工学会東北支部学術講演会論文集p.22 参照)。 Further, prior to the present invention, the present inventor has studied to determine the effect of pad dressing. First, without removing the polishing pad surface, the polishing pad surface was brushed with a nylon brush while supplying pure water, and the recovery of the polishing rate in the clogged polishing pad was evaluated. However, despite the supply of pure water and brushing for a long time, the polishing rate recovered only 31.4% at most. At this time, the surface of the polishing pad was observed by SEM and it was confirmed that the foreign material on the surface of the polishing pad had been removed cleanly (related documents: Daichi Kamikawa, Takashi Fujita et al., 2004 Tohoku Branch Academic Lecture Meeting) (See p.22).
この実験によって、ブラッシングにより研磨パッドの表面に滞在する異物を除去するだけでは、パッドドレッシングを行ったことにはならないことを明らかにしている。この後に研磨パッド表面を削る通常のダイヤモンドドレッシング処理を施すことで、研磨レートが回復したことも確認しており、パッドドレッシングを行うには研磨パッド表面を削る必要性があるとしている。 From this experiment, it is clarified that pad dressing is not performed only by removing foreign substances staying on the surface of the polishing pad by brushing. After that, it was confirmed that the polishing rate was recovered by performing a normal diamond dressing process for scraping the polishing pad surface, and it is necessary to scrape the polishing pad surface to perform pad dressing.
また、これに加えて、研磨パッドの目詰まりによる研磨レート低下過程では、研磨パッドの表面が化学的に改質されることも明らかにしている。また、異種の材料を削ることで、部分的にではあるが、研磨レートが回復する効果も確認している。このような現象は、研磨レートの低下が、単純に研磨パッドのポアの部分に異物が堆積することによって起こるということだけではなく、研磨パッド表面の化学的性質そのものが大きく影響していることを示唆している(関連文献:藤田 隆他 2005年精密工学会春季大会学術講演会論文集 p.845 参照)。 In addition to this, it has also been clarified that the surface of the polishing pad is chemically modified in the process of decreasing the polishing rate due to clogging of the polishing pad. In addition, it has been confirmed that the polishing rate is partially recovered by scraping different kinds of materials. This phenomenon is not only due to the fact that the decrease in the polishing rate is caused simply by the accumulation of foreign matter on the pore portion of the polishing pad, but also because the chemical properties of the polishing pad surface itself are greatly affected. (Related literature: Takashi Fujita et al., P. 845, Proceedings of the 2005 JSPE Spring Conference)
このようなことから、本発明者は、研磨パッド表面の異物を掻き出すといった効果は、研磨レートを維持するためのドレッシングとして不十分であり、改質されたパッド表面を削ることが必須であることを明らかにした。 For this reason, the present inventor has the effect that the foreign matter on the surface of the polishing pad is scraped off is insufficient as a dressing for maintaining the polishing rate, and it is essential to scrape the modified pad surface. Was revealed.
研磨パッド表面を削るという意味においてのドレッシングは、前述した特許文献3においても、第1のドレッサーであるダイヤモンドが電着されたドレッシングプレートを用いて行っている。 Dressing in the sense of cutting the surface of the polishing pad is performed using a dressing plate on which diamond, which is the first dresser, is electrodeposited as described above.
以上から、研磨パッド表面に倣って研磨パッド表面を削り取る、すなわち研磨パッドを微小に研削することにおいてパッドドレッシングを行うことが必要不可欠である、ということが明確になった。 From the above, it has become clear that it is indispensable to perform pad dressing in scraping the polishing pad surface following the polishing pad surface, that is, by finely grinding the polishing pad.
しかしながら、研磨パッド表面を単純に削ればよいものではない。削りながらも研磨パッド表面を粗面化することは不可欠であり、例えばカンナのようなもので、粗面化することなく切り取る場合は、スラリーの保持性が悪くなり、ドレッシングを行ったことにはならない。ドレッシングは、パッドに対するスラリーの保持性を向上させる、もしくは維持するために必要な微小な粗さを形成しながら、表面を削り取っていくことが重要なのである。 However, simply polishing the surface of the polishing pad is not sufficient. It is indispensable to roughen the surface of the polishing pad while shaving, for example, in the case of a canna, and when cutting without roughening, the retention of the slurry is deteriorated and the dressing is performed. Don't be. In dressing, it is important to scrape the surface while forming the fine roughness necessary to improve or maintain the retention of the slurry against the pad.
こうしたドレッシングによる研磨パッド表面の微小除去と微小粗さの形成により、研磨パッド表面の改質された部分を効果的に取り除くとともに、研磨パッド表面において、スラリー保持のための実質表面積が増すことで、十分な研磨レートを確保することが可能となる。 By the micro removal of the polishing pad surface and the formation of micro roughness by such dressing, the modified portion of the polishing pad surface is effectively removed, and the substantial surface area for holding the slurry is increased on the polishing pad surface. It is possible to ensure a sufficient polishing rate.
微小粗さの形成においては、その加工対象が研磨パッドという高分子で形成される樹脂材料であること、また表面に多くの気泡を有する材料であることなどから、通常の金属加工やセラミックス加工における研削加工とは大きく異なる。砥粒でポーラスな樹脂材料を研削する際は、砥粒が明らかに食い込んで大きくむしれることが無いように、砥粒サイズや砥粒の先端形状など、設計に対して非常に細かな注意を払う必要がある。 In the formation of microroughness, the processing target is a resin material made of a polymer called a polishing pad, and because it is a material having many bubbles on the surface. This is very different from grinding. When grinding porous resin material with abrasive grains, pay careful attention to the design, such as the size of the abrasive grains and the shape of the tip of the abrasive grains, so that the abrasive grains do not clearly bite into the material. I need to pay.
ところで、従来のパッドドレッシングにおいては、ダイヤモンドが電着されたプレートを研磨パッドに押しつけてドレッシングを行っていた。結果的に、プレートのダイヤモンドが運動しながら、研磨パッド表面を削り取っていたのだが、低圧条件では、プレートに電着されているダイヤモンドがパッドに対して十分な切り込み量を得られないため、ある程度の大きい圧力でプレートを押しつけてドレッシングを行っていた。このため研磨パッド表面を削りながら粗面化しているのであるが、結果的には研磨パッド表面を過剰に削り取ってしまい、研磨パッド寿命を短くしていた。 By the way, in conventional pad dressing, dressing is performed by pressing a plate electrodeposited with diamond against a polishing pad. As a result, the surface of the polishing pad was scraped off while the diamond on the plate moved, but under low pressure conditions, the diamond electrodeposited on the plate could not obtain a sufficient depth of cut for the pad. The dressing was performed by pressing the plate with a large pressure. For this reason, the surface of the polishing pad is roughened while being shaved, but as a result, the surface of the polishing pad is excessively shaved to shorten the life of the polishing pad.
また、本発明者は本発明を行うにあたり、それに先だって、最初に微小な針先にダイヤモンドを電着した工具を使用して、研磨パッド表面を粗面化した。結果として、非常に効率的に表面が削り取られることを確認し、研磨パッド表面もポーラスな樹脂材料であるにも関わらず、細かく効果的に荒らされていることをSEM観察で確認した。 Further, prior to carrying out the present invention, the present inventors roughened the surface of the polishing pad using a tool in which diamond was first electrodeposited on a fine needle tip. As a result, it was confirmed that the surface was scraped off very efficiently, and it was confirmed by SEM observation that the polishing pad surface was finely and effectively roughened even though it was a porous resin material.
しかしながら、先に述べたように、従来のドレッシングプレートを使用したドレッサーでは、研磨パッドとドレッサー間の摩擦力によって、ドレッシングプレートが傾き、傾くことによって摩擦が軽減されて元の姿勢に戻るという断続接触でドレッシングが行われる。 However, as described above, in the dresser using the conventional dressing plate, the contact force is intermittent and the dressing plate is tilted by the frictional force between the polishing pad and the dresser, and the friction is reduced by the tilting to return to the original posture. The dressing is done.
この断続接触に関して、実際の研究報告もある(Ara philipossian, Zhonglin Li, Hyosang Lee, Len Borucki, Ryozo Kimura, Naoki Rikita and Kenji Nagasawa, Effect of Diamond Disc Conditioner Design and Kinematics on Process Hydrodynamics during Copper CMP, Proceedings of CMP-MIC conference (2005) p.43、及び T.P.Merchanr, J.N.Zabasajja,L.J.Borucki,A.Scott Lawing,A Pad Wear Model For CMP Process Optimization,Proceedings of CMP-MIC Conference(2005)p.143-150 参照)。 There are also actual research reports on this intermittent contact (Ara philipossian, Zhonglin Li, Hyosang Lee, Len Borucki, Ryozo Kimura, Naoki Rikita and Kenji Nagasawa, Effect of Diamond Disc Conditioner Design and Kinematics on Process Hydrodynamics during Copper CMP, Proceedings of See CMP-MIC conference (2005) p.43 and TPMerchanr, JNZabasajja, LJBorucki, A. Scott Lawing, A Pad Wear Model For CMP Process Optimization, Proceedings of CMP-MIC Conference (2005) p.143-150. ).
この報告では、ドレッサーにかける垂直荷重を小さい垂直荷重で行った場合、ドレッサーが摩擦力に負けて、パッドに対して傾く、チルティング(tilting)することが言及されており、そのような効果を考慮して、ドレッシングプレートの運動解析などを行っている。 In this report, it is mentioned that when the vertical load applied to the dresser is small, the dresser loses the frictional force and tilts against the pad and tilts. In consideration of this, we perform motion analysis of the dressing plate.
本発明者は、また、従来技術であるドレッシングプレートを用いて、フレキシブルジョイント機構下で、パッドドレッシングを行った。この時、ドレッシングの均一性を評価するために、研磨パッド表面に塗料を塗布し、その塗料の除去の度合いにより、ドレッシングの均一性を評価した。 The present inventor also performed pad dressing under a flexible joint mechanism using a dressing plate which is a conventional technique. At this time, in order to evaluate the uniformity of the dressing, a paint was applied to the surface of the polishing pad, and the uniformity of the dressing was evaluated based on the degree of removal of the paint.
その結果、図9に示す通りに、従来のドレッシング機構においては、明らかに研磨パッド表面が不均一にドレッシングされていることがわかる。これは先に述べたドレッサーがパッドに対して断続的に接触していることに加えて、研磨パッドの厚みむらや貼りつけむらが影響して研磨パッドが均一に研磨されていないことを明らかにしている。 As a result, as shown in FIG. 9, in the conventional dressing mechanism, it is apparent that the surface of the polishing pad is obviously non-uniformly dressed. This reveals that the polishing pad is not evenly polished due to the influence of unevenness of the thickness and sticking of the polishing pad in addition to the above-mentioned dresser being in intermittent contact with the pad. ing.
本発明はこのような事情に鑑み、このような多くの検証に基づいた背景を踏まえてなされたものであり、CMP装置のような研磨装置の研磨パッドをドレッシングするにあたり、研磨パッド表面の均一なドレッシング、研磨パッドの立ち上げ時間短縮、安定した高い研磨レート、および研磨パッドの長寿命化を図ることが可能なパッドドレッサーを備えたパッドドレッシング装置及びパッドドレッシング方法を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present invention has been made in light of the background based on such many verifications. When dressing a polishing pad of a polishing apparatus such as a CMP apparatus, the surface of the polishing pad is uniform. An object of the present invention is to provide a pad dressing apparatus and a pad dressing method provided with a pad dresser capable of achieving dressing, shortening the startup time of the polishing pad, a stable and high polishing rate, and extending the life of the polishing pad.
本発明は前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、テーブルと、前記テーブルに固定支持され、ポリウレタン素材により形成される研磨パッドと、ワークを保持するウェーハキャリアと、前記研磨パッドの表面を目立て処理するパッドドレッサーと、を備えたパッドドレッシング装置において、前記パッドドレッサーは、前記研磨パッドの表面に常時接触して前記パッド表面を削り荒らす複数の先端部を有し、該複数の先端部が一定圧力で前記研磨パッドに接触する可撓長さを有する複数の弾性部材と、前記弾性部材の基端部を支持し、前記テーブルと略平行となるように対向して固定支持される支持部とを有し、前記パッドドレッサーの前記支持部が前記テーブルに対して相対的に移動するとともに個々の前記弾性部材の先端部が独立して前記研磨パッドに当接され、前記弾性部材が弾性変形することにより前記先端部が所定のパッドドレッシング圧力で前記研磨パッドの表面に押圧され、押圧された前記弾性部材が前記研磨パッド表面を削り荒らすとともに、前記研磨パッドの表面の形状に沿って均一に該研磨パッドのドレッシングを行うように構成されたパッドドレッサーを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a table, a polishing pad fixedly supported on the table and formed of a polyurethane material, a wafer carrier for holding a workpiece, and the polishing. pad dressing apparatus comprising: a pad dresser the surface of the pad dressing process, wherein the pad dresser is to have a plurality of tip roughening cutting the pad surface at all times in contact with the surface of the polishing pad, said plurality of A plurality of elastic members having a flexible length with which the front end portion of the elastic member contacts the polishing pad with a constant pressure, and a base end portion of the elastic member are supported and fixedly supported so as to be substantially parallel to the table. Each of the elastic members and the support portion of the pad dresser moves relative to the table. There is contact with the polishing pad independently, the elastic member is pressed against the surface of the polishing pad the tip at a predetermined pad dressing pressure by elastic deformation, the pressed elastic member said polishing pad It comprises a pad dresser configured to cut and roughen the surface and to dress the polishing pad uniformly along the shape of the surface of the polishing pad.
請求項1の発明によれば、弾性部材の先端部を研磨パッドに当接させ、弾性部材を弾性変形させてドレッシング圧力を発生させ、弾性部材の先端部でドレッシングするので、先端部が研磨パッド表面に追従し、研磨パッド表面に沿った均一なパッドドレッシングをすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the tip of the elastic member is brought into contact with the polishing pad, the elastic member is elastically deformed to generate the dressing pressure, and the tip of the elastic member is dressed. Following the surface, uniform pad dressing along the surface of the polishing pad can be performed.
また、本発明は請求項2に記載のように、前記弾性部材は、金属材料により形成されたブラシ状素材の集合体で構成され、前記ブラシ状素材の先端付近が耐摩耗性部材でコーティングされていること、または、本発明は請求項3に記載のように、前記弾性部材の先端部には耐摩耗性材料により形成された先端子が固定され、前記先端子は、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、タングステンカーバイトのいずれかで形成されているのが好適である。 According to a second aspect of the present invention, the elastic member is composed of a collection of brush-like materials formed of a metal material, and the vicinity of the tip of the brush-like material is coated with a wear-resistant member. and that it, or, the present invention is as claimed in claim 3, Sentanko formed by wear-resistant material is fixed to the distal end portion of the elastic member, the destination terminal, diamond, diamond-like carbon The tungsten carbide is preferably formed of any one of tungsten carbide.
これによれば、先端付近が耐摩耗性部材でコーティングされている金属材料により形成されたブラシ状素材、または高硬度耐摩耗性物質で形成された先端子で研磨パッドを効率よくドレッシングすることができる。 According to this, it is possible to efficiently dress the polishing pad with a brush-like material formed of a metal material whose tip is coated with a wear-resistant member or a tip terminal formed of a high-hardness wear-resistant material. it can.
また、本発明は請求項4に記載のように、前記弾性部材は薄板状で、先端部に複数の前記先端子が固定されている構成とすることができる、更に請求項5に記載のように、前記弾性部材の先端部には基端部に向けて複数の切り欠きが形成され、前記先端部が複数の部位に分離されている線状体の集合体からなることが好ましい。 Further, according to a fourth aspect of the present invention, the elastic member may be a thin plate shape, and a plurality of the tip terminals may be fixed to the tip portion. In addition, it is preferable that the distal end portion of the elastic member is formed of an assembly of linear bodies in which a plurality of notches are formed toward the proximal end portion, and the distal end portion is separated into a plurality of portions.
請求項5の発明によれば、弾性部材の先端部に複数の先端子が固定され、更に弾性部材の先端部が複数の部位に分離されているので、実際のパッドドレッシングにおいて個々の部位ではスティックスリップ的な断続接触現象が現れても、全体としては常時ドレッシング作用が行われ、研磨パッド表面に沿った均一なパッドドレッシングが可能である。 According to the fifth aspect of the present invention, the plurality of tip terminals are fixed to the tip of the elastic member, and the tip of the elastic member is separated into a plurality of parts. Even if a slipping intermittent contact phenomenon appears, the dressing action is always performed as a whole, and uniform pad dressing along the polishing pad surface is possible.
また、本発明は請求項6に記載のように、前記複数の線状体の夫々の先端部に前記先端子が固定されているのが好ましい。 Further, the present invention is as claimed in claim 6, preferably the destination terminal is fixed to the distal end portion of each of the previous SL plurality of linear bodies.
請求項6の発明によれば、弾性部材が複数の線状体の集合体で構成され、個々の線状体の先端部に先端子が固定されているので、実際のパッドドレッシングにおいて個々の線状体の先端子ではスティックスリップ的な断続接触現象が現れても、全体としては常時効率のよいドレッシング作用が行われ、研磨パッド表面に沿った均一なパッドドレッシングができる。 According to the invention of claim 6 , the elastic member is composed of an assembly of a plurality of linear bodies, and the tip terminal is fixed to the tip of each linear body. Even if a stick-slip intermittent contact phenomenon appears at the tip terminal of the solid body, as a whole, an efficient dressing operation is always performed, and uniform pad dressing along the surface of the polishing pad can be performed.
また、請求項7に記載の発明は、請求項1、2、3、4、5、又は6のうちいずれか1項に記載の発明において、前記支持部を前記研磨パッドに対して接離移動させて個々の前記弾性部材の撓み量を調整することにより、パッドドレッシング圧力を調整する圧力調整手段が設けられたことを特徴とするパッドドレッサーを提供する。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項7の発明によれば、個々の弾性部材の撓み量を調整してパッドドレッシング圧力を調整する圧力調整手段が設けられているので、最適な条件でパッドドレッシングを行うことができる。 According to the invention of claim 7, since the pressure adjusting means for adjusting the pad dressing pressure by adjusting the deflection amount of each elastic member is provided, the pad dressing can be performed under the optimum conditions.
また、請求項8に記載の発明は、請求項7の発明において、前記支持部は、前記弾性部材の基端部を固定する第1の支持体と、前記弾性部材の前記研磨パッドと平行な面内における位置を規制するとともに、前記第1の支持体に対して接離移動可能に取り付けられた第2の支持体とからなり、前記第1の支持体に対して前記第2の支持体を接離移動調整することにより、個々の前記弾性部材の有効可撓長さを調整し、パッドドレッシング圧力を調整することを特徴とするパッドドレッサーを提供する。 The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the support portion is parallel to the first support body for fixing the base end portion of the elastic member and the polishing pad of the elastic member. A second support body that regulates a position in a plane and is attached to the first support body so as to be movable toward and away from the first support body, and the second support body with respect to the first support body. The pad dresser is characterized by adjusting the effective flexible length of each of the elastic members and adjusting the pad dressing pressure.
請求項8の発明によれば、個々の弾性部材の有効可撓長さが調整可能に構成されているので、パッドドレッシングの圧力調整を容易に行うことができる。 According to the invention of claim 8, since the effective flexible length of each elastic member is configured to be adjustable, the pressure adjustment of the pad dressing can be easily performed.
以上説明したように本発明のパッドドレッシング装置及びパッドドレッシング方法によれば、研磨パッド表面に沿った均一なパッドドレッシングが可能となり、研磨レートのワーク面内均一性に優れた良好な加工を行うことができる。 As described above, according to the pad dressing apparatus and the pad dressing method of the present invention, uniform pad dressing along the polishing pad surface is possible, and good processing with excellent in-plane uniformity of the polishing rate is performed. Can do.
以下添付図面に従って本発明に係るパッドドレッシング装置及びパッドドレッシング方法の好ましい実施の形態について詳説する。なお、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。 Preferred embodiments of a pad dressing apparatus and a pad dressing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same number or symbol is attached to the same member.
図1は、本発明の実施の形態に係わる研磨装置を表す斜視図である。同図に示す研磨装置10は、主として研磨定盤12とウェーハキャリア14、及びパッドドレッサー30とで構成される。
FIG. 1 is a perspective view showing a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. The polishing
研磨定盤12は、回転軸16に連結されたモータ18を駆動することにより図の矢印A方向に回転する。ワークであるウェーハを保持したウェーハキャリア14は、回転軸22Aに連結された不図示のモータにより駆動されて矢印B方向に回転する。また、研磨定盤12の上面には、研磨パッド20が貼付され、研磨パッド20上に図示しないスラリー供給ノズルからスラリーが供給される。
The polishing
パッドドレッサー30は、回転する研磨パッド20の表面に押し付けられ、研磨パッド20の目詰まりを解消し、スラリーの保持性を回復させて研磨能力を維持させるためのドレッシングを行うものである。
The
図2は、本発明のパッドドレッサー30の第1の実施形態を表す概念図である。パッドドレッサー30は主に弾性部材31と弾性部材31の基端部31aを支持する支持部32とで構成されている。また、支持部32は研磨パッド20に対して接離移動する圧力調整手段34に支持されている。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the first embodiment of the
弾性部材31としては、ステンレス、ジュラルミン、真鍮、または高弾性率で高硬度耐摩耗性の線状の金属材料等の集合体(例えば、ブラシ状の集合体)が好適に用いられる。
As the
弾性部材31の各先端部31bは鋭利な形状に形成され、高硬度耐摩耗性物質で覆われていることが好ましい。
Each
高硬度耐摩耗性物質はダイヤモンド砥粒の他に、DCL(Diamond Like Carbon)や超硬等を用いることもでき、固定方法も電着等のメッキの他にCVD(Chemical Vapor Deposition)やコーティングによる方法等を用いることもできる。 The high-hardness wear-resistant material may be diamond abrasive grains, DCL (Diamond Like Carbon), cemented carbide, etc., and the fixing method may be CVD (Chemical Vapor Deposition) or coating in addition to plating such as electrodeposition. A method or the like can also be used.
支持部32は、図2(a)示すように、2個の部材で弾性部材31の基端部31aを挟持する方式、或いは接着で保持する方式、または図2(b)に示すように、支持部32へ固定穴を設け数本ずつ植え込む方式等、種々の固定方法を取ることができる。また、圧力調整手段34は、図示しないガイド部材とモータ駆動されるネジ部材等で構成することができるが、他の駆動機構を用いることもできる。
As shown in FIG. 2 (a), the
図7は、本発明のパッドドレッサー30によるドレッシング模式図を表したものである。弾性部材31のヤング率をE、弾性部材31の有効可撓長さをL、弾性部材31の厚みをt、弾性部材31の幅をb、弾性部材31と研磨パッド20との間の摩擦係数をμ、弾性部材31の撓みによる水平方向の変位をδとしたとき、ドレッシングの圧力は次式(1)で表される。
FIG. 7 shows a schematic diagram of dressing by the
また、弾性部材31の研磨パッド20表面に対する追従性に加えて、弾性部材31に支えられた砥粒がそれぞれ独立して変位して運動するようにすれば、平均的にみれば、絶えず安定して研磨パッド20に作用していることになる。
Further, in addition to the followability of the
図2において、研磨パッド20をドレッシングする時は、回転する研磨パッド20の表面にパッドドレッサー30の先端子33を当接させた状態から所定量支持部32を研磨パッド20に対して接近させ、弾性部材31を撓ませる。弾性部材31がこのように弾性変形することによりドレッシング圧力が創出され、研磨パッド20の表面がドレッシングされる。このように、圧力調整手段34によって弾性部材31の撓み量を調整することにより、最適なドレッシング圧力を得ることができる。
In FIG. 2, when dressing the
また、研磨パッド20表面のうねりによる高低差に対して先端子33が追従するとともに、追従による弾性部材31の撓み量の変化分に対応する応力変動値が小さいので、研磨パッド20の表面に沿って均一にドレッシングすることができる。
Further, the
また、弾性部材31が1本1本独立した集合体で形成されているので、各弾性部材31の先端部31bが研磨パッド20に対して夫々スティックスリップ的に断続接触したとしても、複数の弾性部材31、31、…の集合体全体としては、常にどれかの複数の弾性部材31、31、…の先端部31b、31b、…が研磨パッド20に接触しており、研磨パッド20の表面に沿った均一なパッドドレッシングが可能である。
Further, since each
なお、図1に示すように、パッドドレッサー30を回転軸25に固定され、移動機構27が設けられたアーム26に取り付け、研磨パッド20の中央部と周縁部との間で往復移動、または弾性部材31を研磨パッド20の半径方向に並ぶ状態で配置し、移動機構27により研磨パッド20の半径方向へ往復運動させながらパッドドレッシングすることにより、ドレッシングの研磨パッド面内均一性を高めることができる。
As shown in FIG. 1, the
図3は、本発明のパッドドレッサー30の第2の実施形態を表す概念図である。パッドドレッサー30Aは主に弾性部材31Aと弾性部材31Aの基端部31aを支持する支持部32とで構成されている。弾性部材31Aの先端部31bには、先端子33が固着されている。また、支持部32は研磨パッド20に対して接離移動する圧力調整手段34に支持されている。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the
弾性部材31Aとしては、板バネやピアノ線等が好適に用いられる。また、弾性部材31Aの先端部31bに固着される先端子33は、高硬度耐摩耗性物質が好ましく、ダイヤモンド砥粒、またはDCLや超硬等が電着、CVD、コーティング等による方法で固定される。
As the
図4は、本発明のパッドドレッサー30の第3の実施形態を表す概念的斜視図である。この第3の実施形態に係わるパッドドレッサー30Bは、弾性部材31Aとして薄板状の板バネ31Bが用いられている。
FIG. 4 is a conceptual perspective view showing a third embodiment of the
板バネ31Bには、先端部31bから基端部31aに向けて複数の切り欠き31d、31d、…が形成され、先端部31bを複数の部位に分離している。また、分離された複数の部位の先端には夫々ダイヤモンド砥粒からなる先端子33、33、…が電着されている。
A plurality of
なお前述したように、高硬度耐摩耗性物質はダイヤモンド砥粒の他に、DCLや超硬等を用いることもでき、固定方法も電着等のメッキの他にCVDやコーティングによる方法等を用いることもできる。 As described above, the high-hardness and wear-resistant material can use DCL, carbide, etc. in addition to diamond abrasive grains, and the fixing method can be CVD, coating or the like in addition to plating such as electrodeposition. You can also.
パッドドレッサー30Bは、図4に示すように、板バネ31Bの弾性変形により先端子33、33、…にドレッシング圧力を生じさせ、研磨パッド20の表面をドレッシングするように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、板バネ31Bが複数の切り欠き31d、31d、…によって基端部31a近傍から先端部31bにかけて複数の部位に分離されているので、各部位の先端子33、33、…が研磨パッド20に対して夫々スティックスリップ的に断続接触したとしても、板バネ31B全体としては、常にどこかの部位の先端子33、33、…が研磨パッド20に接触しており、研磨パッド20の表面に沿った均一なパッドドレッシングがなされる。
As shown in FIG. 4, the
図5は、本発明のパッドドレッサー30の第4の実施形態を表す概念図である。この第2の実施形態に係わるパッドドレッサー30Cは、弾性部材31として複数の線状体であるピアノ線31C、31C、…の集合体(例えば、ブラシ状の集合体)が用いられている。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the
夫々の線状体であるピアノ線31Cの基端部31aは支持部32に固定され、先端部31bにはダイヤモンド砥粒からなる先端子33が電着されている。夫々のピアノ線31Cが図5に示すように弾性変形した状態で各先端子33が研磨パッド20に接触し、適切なドレッシング圧力が得られるようになっている。
The
弾性部材31が1本1本独立したピアノ線31Cの集合体で形成されているので、この第4の実施形態においても、各ピアノ線31Cの先端子33、33、…が研磨パッド20に対して夫々スティックスリップ的に断続接触したとしても、複数のピアノ線31C、31C、…の集合体全体としては、常にどれかの複数のピアノ線31C、31C、…の先端子33、33、…が研磨パッド20に接触しており、研磨パッド20の表面に沿った均一なパッドドレッシングがなされる。
Since the
なお、この第4の実施形態では、線状体としてピアノ線31Cを用いたが、本発明はこれに限らず、例えばグラスファイバや樹脂等、高弾性率の線状体であれば他の材質を用いることができる。また、グラスファイバや樹脂等の材質の場合は先端子33を電着するのは困難であるため、このような材質の場合は例えば接着等で先端子33を固着する。
In the fourth embodiment, the
図6は、本発明のパッドドレッサー30の第5の実施形態を表す概念図である。この第4の実施形態に係わるパッドドレッサー30Dは、支持部32が第1の支持体32Aと第2の支持体32Bとに分かれている。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a fifth embodiment of the
第1の支持体32Aは複数の弾性部材31、31、…の夫々の基端部31aを固定する部材で、第2の支持体32Bは複数形成された孔で各弾性部材31の水平方向位置を規制している。第2の支持体32Bは複数の調整ネジ32C,32C、…によって第1の支持体32Aに対して接近あるいは離反可能に支持されており、弾性部材31の有効可撓長さLを微調整できるようになっている。
The
第5の実施形態のパッドドレッサー30Dはこのように形成されているため、弾性部材31の有効可撓長さLの調整が容易で、ドレッシング圧力Pの微調整を簡単に行うことができる。
Since the
なお、第5の実施の形態における弾性部材31は、図2(a)、図2(b)に示される弾性部材31、または図3に示される弾性部材31A、図4に示される弾性部材31B、及び図5に示される弾性部材31Cのいずれのものでも好適に使用可能である。
The
図8は、研磨パッド20をドレッシングして、研磨可能な表面状態に初期化するためのパッド前処理装置を表したものである。パッド前処理装置40は、研磨パッド20を保持して回転する回転テーブル41と、パッドドレッサー30と、図示しない水又はスラリーの供給装置等からなっている。
FIG. 8 shows a pad pretreatment apparatus for dressing the
回転テーブル41には研磨パッド20を吸着固定するための吸着孔を有しており、図示しないモーターによって回転される。また、前述したパッドドレッサー30が設けられており、研磨パッド20及びパッドドレッサー30を回転させながら接触させ、研磨パッド20の表面を微小に削り取り、研磨パッド20の表面を粗面化する。研磨パッド20の表面を細かい粗面にするためには、研磨パッド20に水を供給しながら行ってもよい。
The rotary table 41 has a suction hole for sucking and fixing the
ドレッシング条件としては、例えば、研磨パッド20として発泡ポリウレタンパッドを用い、これを回転テーブル41に真空吸着で固定する。研磨パッド20の回転数を30rpm、パッドドレッサー30の回転数を80rpmとし、表面粗さRa0.4μm〜0.6μmまで処理を実施する。
As a dressing condition, for example, a foamed polyurethane pad is used as the
このように、パッド前処理装置40は前述したパッドドレッサー30を備えているので、均一なパッドドレッシングを行うことができ、研磨パッド20の表面状態を短時間で研磨可能な状態に初期化することができる。
Thus, since the
以下に本発明に係わるパッドドレッサー30の第1の実施形態による実施例を示す。まず、パッドドレッサー30には、弾性部材31として、材質がSUS304、直径0.3mm、有効長さ20mm、ヤング率193GPa、先端部31bに砥粒は付けず、丸切りのままのもの500本を、外径が約100mm×60mmの支持部32へ固定した。
Examples of the
このパッドドレッサー30を、研磨装置(ChaMP232:株式会社東京精密製)の研磨パッド(発泡ポリウレタンパッド、IC1000(X−Y Groove Type 単層)ニッタハース社製)のドレッシングに用いる。研磨試料としては、6in酸化膜ウェーハ(P−TEOS)を使用し、スラリーにはヒュームドシリカスラリーであるSS25(Cabot社製)を使用する。研磨時間は1minとし、研磨圧力は4psi、プラテン回転数は80rpmの条件で研磨を行う。ドレッシング条件はインターバルドレスとし、研磨処理間隔は1minとしスキャン方式で行う。
This
比較の為、従来のプレート型ドレッサーによるテストも行った。従来のドレッサーの使用は、プレート径を4inchとし、砥粒はダイヤモンド砥粒#100、荷重条件が29.4Nとする。ドレッシング条件は回転スキャン方式とする。 For comparison, a conventional plate type dresser was also tested. In the use of a conventional dresser, the plate diameter is 4 inches, the abrasive grains are diamond abrasive grains # 100, and the load condition is 29.4 N. The dressing condition is the rotational scanning method.
これらの条件により、まず本発明と従来のプレート型ドレッサーで研磨パッドのドレッシングを行い、研磨パッドの切り屑の大きさを確認した。 Under these conditions, the polishing pad was first dressed with the present invention and a conventional plate-type dresser, and the size of the chips on the polishing pad was confirmed.
確認の結果、図14で示すように、従来のプレート型ドレッサーでは平均値30.7μm、標準偏差10.5μm。本発明では、平均値20.8μm、標準偏差7.1μmとなり、本発明の方がより細かくばらつきの小さい切り屑が得られた。 As a result of the confirmation, as shown in FIG. 14, in the conventional plate-type dresser, the average value is 30.7 μm and the standard deviation is 10.5 μm. In the present invention, the average value was 20.8 μm and the standard deviation was 7.1 μm, and the present invention gave finer chips with smaller variation.
この結果より、従来のナイロンブラシなどに示されるような研磨パッド表面の副生成物をかき取る作業ではなく、本発明のドレッシング方法では、研磨パッド自体を細かく削り取っていることを確認できた。その大きさは、従来のプレート型ドレッサーと比較して非常に細かく、ばらつきも小さいことも確認した。これは、個々のカッティングエッジが絶えず一定の圧力で研磨パッドに接触してドレッシングしているからである。比較の為、ナイロンブラシにより研磨パッドをブラッシングすると、同様な細かい切り屑は観測されなかった。 From this result, it was confirmed that the polishing pad itself was finely scraped by the dressing method of the present invention, rather than the work of scraping off the by-product on the surface of the polishing pad as shown in conventional nylon brushes. It was confirmed that the size was very fine compared with the conventional plate-type dresser, and the variation was small. This is because the individual cutting edges are constantly dressing in contact with the polishing pad at a constant pressure. For comparison, when the polishing pad was brushed with a nylon brush, similar fine chips were not observed.
次に、従来のプレート型パッドドレッサーと本発明のパッドドレッサーの研磨パッドの立ち上げ速度を比較した。比較の結果、図15で示されるように、従来のプレート型ドレッサーでは、研磨レートの安定まで15枚(15min)ほど使用している。本発明のパッドドレッサーでは、立ち上げ後4枚(4min)で所定の研磨レートである2500A/minに達している。 Next, the startup speed of the polishing pad of the conventional plate type pad dresser and the pad dresser of the present invention was compared. As a result of the comparison, as shown in FIG. 15, the conventional plate type dresser uses about 15 sheets (15 min) until the polishing rate is stabilized. In the pad dresser of the present invention, a predetermined polishing rate of 2500 A / min is reached in four sheets (4 min) after startup.
続いて、研磨パッド面内のドレッシングのばらつきについて比較した。図16に示すとおり、染色した研磨パッドを使用してドレッシングのばらつきを評価した結果、本発明のドレッサーでは明らかに研磨パッド面内で均一に染色材料が除去されており、均一にドレッシングされていることが確認できる。 Subsequently, the dressing variation in the polishing pad surface was compared. As shown in FIG. 16, as a result of evaluating the variation in dressing using a dyed polishing pad, the dressing material of the present invention clearly removes the dyeing material uniformly in the polishing pad surface and is uniformly dressed. I can confirm that.
更に、研磨パッド立ち上げ過程における研磨形状比較を行った。図17に示す通り、従来のプレート型パッドドレッサーではウェーハ面内の半径方向で研磨にばらつきが目立つのに対し、本発明のパットドレッサーでは半径方向のばらつきが小さい。これにより、均一なドレッシングによる研磨ばらつきの低減が確認された。 Furthermore, polishing shapes were compared in the polishing pad startup process. As shown in FIG. 17, the conventional plate-type pad dresser has a noticeable variation in polishing in the radial direction within the wafer surface, whereas the pad dresser of the present invention has a small variation in the radial direction. As a result, it was confirmed that polishing variation was reduced by uniform dressing.
次に、本発明に係わるパッドドレッサー30の第2の実施形態による実施例を示す。支持部32として、材質はSUS304で直径150mmの円板を用いた。弾性部材31Aは、材質SUS304、直径0.3mm、有効長さ10mmとし、先端には先端子33としてダイヤモンド砥粒(粒度#60)を電着した。このダイヤモンド砥粒を電着した弾性部材31Aを約15000本、支持部32の円板面内に固定した。
Next, the Example by 2nd Embodiment of the
このパッドドレッサー30Aを用い、表面を染色した発泡ポリウレタン製の研磨パッドをドレッシングした。ドレッシング条件は、研磨パッド20の回転数を30rpm、パッドドレッサー30Aの回転数を80rpmとし、表面粗さRa0.4μm〜0.6μmまでドレッシングを行った。
Using this
図9はこのパッドドレッシング結果を表したもので、従来型の断続接触するパッドドレッサーに比べ、研磨パッド20の全面にわたって均一にドレッシングされているのが分かる。
FIG. 9 shows the result of this pad dressing, and it can be seen that the dressing is uniformly applied over the entire surface of the
また、このパッドドレッサー30Aを用いた研磨装置10にてダミーウェーハを研磨しながらパッドドレッシングを実施(in−situドレッシング)し、研磨パッド20の立ち上げを行った。
Further, pad polishing was performed (in-situ dressing) while polishing the dummy wafer with the polishing
図10は、従来のパッドドレッサーによる立ち上げと、本発明のパッドドレッサー30Aによる立ち上げとの比較を表したグラフである。図10において、横軸はウェーハの枚数を表し、縦軸は研磨レート(Å/min)を表している。また、従来のパッドドレッサーによる立ち上げカーブを点線で示し、本発明のパッドドレッサー30Aによる立ち上げカーブを実線で示している。これによると、本発明のパッドドレッサー30Aによる立ち上げ時間は従来のパッドドレッサーによる立ち上げ時間の約1/3に短縮されている。
FIG. 10 is a graph showing a comparison between start-up by the conventional pad dresser and start-up by the
なお、パッドドレッシングを行う時は、弾性部材31A(板バネ31B、ピアノ線31C)にそってスラリーを供給するようにスラリー供給ノズルを設けることにより、より効果的なパッドドレッシングを行うことができ、好適である。
In addition, when performing pad dressing, more effective pad dressing can be performed by providing a slurry supply nozzle so as to supply slurry along the
以上説明したように、本発明のパッドドレッシング装置及びパッドドレッシング方法によれば、弾性部材31の弾性変形撓みによってドレッシング圧力を生み出しているので、研磨パッド20表面のうねりに追従してドレッシングすることができ、研磨パッド20表面に沿った均一なパッドドレッシングを行うことができる。
As described above, according to the pad dressing apparatus and the pad dressing method of the present invention, the dressing pressure is generated by the elastic deformation of the
また、弾性部材31を個々に独立させることにより、個々の部材が研磨パッド20に対して夫々スティックスリップ的に断続接触したとしても、弾性部材31全体としては常にどれかの複数の部材がドレッシングに作用するので、研磨パッド20の全面にわたって均一なドレッシングを施すことができる。
Further, by making the
また、本発明の研磨装置10によれば、このような研磨パッド表面に沿った均一なパッドドレッシングが可能なパッドドレッサーが備えられているので、研磨レートのワーク面内均一性に優れた良好な加工を行うことができる。
Further, according to the polishing
10…研磨装置、20…研磨パッド、30・30A・30B・30C…パッドドレッサー、31 …弾性部材、31B…板バネ(弾性部材)、31C…ピアノ線(線状体、弾性部材)、31a…基端部、31b…先端部、31d…切り欠き、32…支持部、32A…第1の支持体、32B…第2の支持体、33…先端子、34…圧力調整手段、40…パッド前処理装置、41…回転テーブル、L…有効可撓長さ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記テーブルに固定支持され、ポリウレタン素材により形成される研磨パッドと、
前記研磨パッドの表面を目立て処理するパッドドレッサーと、を備えたパッドドレッシング装置において、
前記パッドドレッサーは、前記研磨パッドの表面に常時接触して前記パッド表面を削り荒らす複数の先端部を有し、該複数の先端部が一定圧力で前記研磨パッドに接触する可撓長さを有する複数の弾性部材と、
前記弾性部材の基端部を支持し、前記テーブルと略平行となるように対向して固定支持される支持部とを有し、
前記パッドドレッサーの前記支持部が前記テーブルに対して相対的に移動するとともに個々の前記弾性部材の先端部が独立して前記研磨パッドに当接され、前記弾性部材が弾性変形することにより前記先端部が所定のパッドドレッシング圧力で前記研磨パッドの表面に押圧され、押圧された前記弾性部材が前記研磨パッド表面を削り荒らすとともに、前記研磨パッドの表面の形状に沿って均一に該研磨パッドのドレッシングを行うように構成されたパッドドレッサーを備えたことを特徴とするパッドドレッシング装置。 Table,
A polishing pad fixedly supported on the table and formed of a polyurethane material ;
Pad dressing apparatus having the surface before Symbol polishing pad and the pad dresser to grinding treatment, and
The pad dresser is always brought into contact with the surface of the polishing pad have a plurality of tip roughening cutting the pad surface, having a flexible length of the distal end portion of said plurality of contacting the polishing pad at a constant pressure A plurality of elastic members;
A support portion that supports a base end portion of the elastic member and is fixedly supported so as to be substantially parallel to the table;
The tip of the pad dresser moves relative to the table, and the tip of each elastic member is brought into contact with the polishing pad independently, and the elastic member is elastically deformed to cause the tip. The portion is pressed against the surface of the polishing pad with a predetermined pad dressing pressure, and the pressed elastic member scrapes and roughens the surface of the polishing pad, and dresses the polishing pad uniformly along the shape of the surface of the polishing pad. A pad dressing apparatus comprising a pad dresser configured to perform the above.
前記先端子は、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、タングステンカーバイトのいずれかで形成されたことを特徴とする請求項1に記載のパッドドレッシング装置。 A tip terminal formed of a wear-resistant material is fixed to the tip of the elastic member,
The pad dressing apparatus according to claim 1, wherein the tip terminal is formed of any one of diamond, diamond-like carbon, and tungsten carbide.
前記第1の支持体に対して前記第2の支持体を接離移動調整することにより、個々の前記弾性部材の有効可撓長さを調整し、パッドドレッシング圧力を調整することを特徴とする請求項7に記載のパッドドレッシング装置。 The support portion regulates a position of the elastic member in a plane parallel to the polishing pad and a first support body that fixes a base end portion of the elastic member, and the first support body. A second support attached so as to be movable toward and away from it,
Adjusting the effective flexible length of each of the elastic members and adjusting the pad dressing pressure by adjusting the second support in contact with and away from the first support. The pad dressing apparatus according to claim 7.
純水又はスラリーを供給しながらパッドドレッシングを行うことを特徴とする請求項9に記載のパッドドレッシング方法。 Relative movement of the polishing pad and the pad dresser while bringing the pad dresser into contact with the polishing pad;
The pad dressing method according to claim 9 , wherein the pad dressing is performed while supplying pure water or slurry.
前記第1の支持体に対して前記第2の支持体を接離移動調整することにより、前記弾性部材の有効可撓長さを調整し、パッドドレッシング圧力を調整することを特徴とする請求項9または請求項10に記載パッドドレッシング方法。 The support portion regulates a position of the elastic member in a plane parallel to the polishing pad and a first support body that fixes a base end portion of the elastic member, and the first support body. A second support attached so as to be movable toward and away from it,
The pad dressing pressure is adjusted by adjusting the effective flexible length of the elastic member by adjusting the second support to move away from the first support. The pad dressing method according to claim 9 or claim 10 .
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