DE112012003037B4

DE112012003037B4 - Konditionierer für CMP-Pads

Info

Publication number: DE112012003037B4
Application number: DE112012003037.0T
Authority: DE
Inventors: Joo Han Lee; Seh Kwang Lee
Original assignee: Ehwa Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Ehwa Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: US20140154960A1; CN103688344A; US10166653B2; KR20130010432A; DE112012003037T5; JP2014522739A; KR101339722B1; WO2013012226A3; TW201309416A; WO2013012226A2; JP5843120B2; CN103688344B; TWI523734B; KR101430580B1; KR20130124274A

Abstract

Konditionierer für CMP-Pads mit einem Substrat (10) und Schneidspitzenmustern (20), die auf mindestens einer Fläche des Substrats (10) ausgebildet sind, wobei die Schneidspitzenmuster (20) aufweisen:eine Vielzahl von (21), die beabstandet voneinander auf dem Substrat (10) ausgebildet sind; undDiamantschicht-Spitzenabschnitte (23), die auf einigen (21) der Vielzahl von (21) ausgebildet sind,dadurch gekennzeichnet, dasssich Substrat-Spitzenabschnitte (21) mit rechteckigem Querschnitt und Substrat-Spitzenabschnitte (21a) mit dreieckigem Querschnitt abwechseln und voneinander durch Vertiefungen (25) beabstandet sind, wobei die Diamantschicht-Spitzenabschnitte (23) lediglich auf den Substrat-Spitzenabschnitten (21) mit rechteckigem Querschnitt angeordnet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Konditionierer für CMP-Pads nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 3.
Stand der Technik
Gegenwärtig nehmen die Geschwindigkeit und Integrationsdichte von Halbleiterschaltkreisen immer mehr zu, so dass auch die Größe der Halbleiterchips nach und nach zunimmt. Um Mehrschichtverbindungsstrukturen zu bilden, wird außerdem die Breite der Verbindungen minimiert und der Durchmesser der Wafer wird größer.
Mit zunehmender Integrationsdichte der Vorrichtungen und einer Abnahme der Mindest-Linienbreite sind Einschränkungen entstanden, die durch die partielle Planarisierung nach Stand der Technik nicht überwunden werden können. Zur Verbesserung der Prozesseffizienz oder der Qualität wird die globale Planarisierung von Wafern mithilfe von chemisch-mechanischem Polieren (CMP) durchgeführt. Die globale Planarisierung mittels CMP ist ein notwendiger Teil der gegenwärtigen Wafer-Verfahren.
CMP (chemisch-mechanisches Polieren) ist ein Polierverfahren, bei welchem ein Halbleiterwafer durch chemische und mechanische Behandlung planarisiert wird.
Das Prinzip des CMP-Polierens besteht darin, ein Polierpad und einen Wafer aneinander zu drücken und relativ zueinander zu bewegen, wobei ein Schlamm, der aus einer Mischung aus Schleifpartikeln und Chemikalien besteht, auf das Polierpad aufgebracht wird. Dabei dient ein Großteil der Poren auf der Oberfläche des Polierpads, das aus Polyurethan besteht, zur Aufnahme einer frischen Polierlösung, so dass eine hohe Poliereffizienz und das gleichmäßige Polieren der Waferoberfläche erzielt werden kann.
Aufgrund des Drucks und der relativen Geschwindigkeit, die während des Polierprozesses eingesetzt werden, verformt sich die Oberfläche des Polierpads im Zeitverlauf des Polieres nicht gleichmäßig und das Polierpad wird mit Polierrückständen zugesetzt, so dass das Polierpad seine beabsichtigte Funktion nicht ausüben kann. Aus diesem Grund kann ein gleichmäßiges Polieren der Waferoberfläche bei der globalen Planarisierung nicht gewährleistet werden.
Um die ungleichmäßige Verformung des CMP-Polierpads und das Zusetzen der Poren zu überwinden, wird ein Konditionierungsprozess für das CMP-Pad durchgeführt, in welchem die Oberfläche des Polierpads unter Verwendung eines Konditionierers für CMP-Pads fein poliert wird, um neue Poren zu bilden.
Der Konditionierungsprozess für CMP-Pads kann gleichzeitig mit dem CMP-Prozess durchgeführt werden, um die Produktivität zu erhöhen. Dabei handelt es sich um die sogenannte „In -situ-Konditionierung“.
Die in dem CMP-Prozess verwendete Polierlösung enthält Schleifpartikel wie Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder Ceroxid und die CMP-Prozesse werden im Allgemeinen nach der Art des beim Oxid-CMP und Metall-CMP eingesetzten Polierprozesses klassifiziert. Die beim Oxid-CMP verwendete Polierlösung hat im Allgemeinen einen pH-Wert von 10-12 und die beim Metall-CMP verwendete Polierlösung weist einen sauren pH-Wert von 4 oder weniger auf.
Zu den konventionellen Konditionierern für CMP-Pads zählen der beschichtete Konditionierer für CMP-Pads, der in einem galvanischen Prozess hergestellt wird und ein Konditionierer für CMP-Pads vom Schmelztyp, der durch Verschmelzen eines Konditionierers für CMP-Pads und eines Metallpulvers bei hohen Temperaturen hergestellt wird.
Bei diesen konventionellen Konditionierern für CMP-Pads vom galvanisch beschichteten und aufgeschmolzenen Typ bestehen dahingehend Probleme, dass sich die an der Oberfläche des Konditionierers für CMP-Pads befestigten Diamantpartikel bei Verwendung der Konditionierer für die In-situ-Konditionierung im Metall-CMP-Prozess durch die Schleifwirkung der Schleifpartikel des CMP-Schlamms und die durch eine saure Lösung verursachte Oberflächenkorrosion von der Oberfläche lösen.
Wenn die gelösten Diamantpartikel während des CMP-Polierprozesses an dem CMP-Polierpad haften bleiben, verkratzen sie die Waferoberfläche, erhöhen die Prozess-Ausschussrate und machen den Austausch des CMP-Polierpads notwendig.
Außerdem wandern im Metall-CMP-Prozess durch Korrosion aus dem Metallbinder gelöste Metallionen zur Metallleitung des Halbleiterschaltkreises und verursachen eine Metallionen-Kontamination, die zu Kurzschlüssen führt. Da sich die durch die Metallionen-Kontamination verursachten Kurzschlüsse erst nach Abschluss sämtlicher Prozesse zeigen, ist der Verlust durch die aufgrund der Metallionen-Kontamination gestiegenen Produktionskosten beträchtlich.
In einem Versuch, die oben beschriebenen, bei konventionellen Konditionierern für CMP-Pads auftretenden Probleme zu lösen, offenbart KR 2000-0024453 A einen Konditionierer für CMP-Pads und ein Herstellungsverfahren dafür. In dieser Patentschrift wird die Bearbeitung eines Substrats mit einer Vielzahl polygonaler Säulen, die mindestens von einer Oberfläche desselben in der im Wesentlichen gleichen Höhe vorstehen, unter Verwendung eines CVD-Verfahrens beschrieben, durch das eine Diamant-Dünnschicht auf der Oberfläche ausgebildet wird. Die polygonalen Säulen sind dabei die vorstehenden Schneidspitzen.
Dieser Konditionierer für CMP-Pads umfasst eine Vielzahl von Schneidspitzen, die im Wesentlichen im selben Abstand vorstehen. Diese Spitzen können im Konditionierungsprozess kleinere Schnitte auf einem Polyurethan-Polierpad verursachen, können jedoch weder die im Konditionierungsprozess entstehenden großen Restpartikel fein zerkleinern, noch den vom Wafer erzeugten Restschlamm effektiv ausschwemmen.
Für solche Funktionen sollte der Konditionierer für Polierpads nicht nur Schneidspitzen zum Bearbeiten des Polierpads, sondern auch Schneidspitzen mit unterschiedlichen Höhen aufweisen, welche die Größe der im Konditionierungsprozess entstehenden Restpartikel reduzieren und einen guten Abfluss des Restschlamms ermöglichen.
1 zeigt einen konventionellen Konditionierer für CMP-Pads 101 mit Schneidspitzen. Wie in 1 dargestellt, wird, um eine Vielzahl unabhängiger Schneidspitzenmuster 120 auf einem Substrat 110 zu bilden, das Substrat 110 mit Diamant beschichtet und anschließend unter Verwendung einer Ätzmaske strukturiert. Anschließend wird eine Diamantbeschichtung 130 auf die Schneidspitzenmuster 120 aufgebracht.
Bei einem solchen Konditionierer für CMP-Pads bestehen jedoch folgende zwei Probleme. Erstens muss, um die Schneidspitzenmuster in dem ersten Diamantbeschichtungsprozess auf dem Substrat zu formen, eine Diamantschicht auf dem Substrat in einer Höhe gebildet werden, die der Höhe der Schneidspitzen entspricht.
Zum Bilden einer Diamantschicht unter Verwendung chemischer Aufdampfung (CVD) werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Darunter wird im Allgemeinen das Glühdrahtverfahren verwendet, um ein Substrat mit einer relativ großen Fläche zu bilden, wie etwa einen Konditionierer für CMP-Pads.
Bei Verwendung des Glühdrahtverfahrens ist eine Beschichtungszeit von 100-200 Stunden erforderlich, um einen Diamant mit einer Höhe von 30-60 µm zum Formen von Schneidspitzenmustern für CMP-Pad-Konditionierer zu bilden, da die Wachstumsrate von Diamant lediglich etwa 0,1-0,3 µm/Std. beträgt. Dadurch wird die Produktivität von Konditionierern für CMP-Pads signifikant eingeschränkt.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass Diamant aufgrund seiner hohen Sprödigkeit eine sehr geringe Schlagzähigkeit aufweist, obwohl er eine sehr hohe Härte besitzt. In Anbetracht von Konditioniererdruck und Abtrag durch Reibung mit dem Poliermaterial, die beim feinen Schneiden der Spitzenmuster während des Polierens des Polierpads in dem CMP-System auftreten, kann die Stabilität der Schneidmuster gegenüber Bruch und Ablösung nicht gewährleistet werden. Dieser Bruch und die Ablösung der Schneidspitzenmuster verursachen Kratzer auf den Siliziumwafern.
Demgemäß ist die Sicherstellung der Schlagzähigkeit der Schneidspitzenmuster äußerst wichtig. Allerdings ist das Formen von feinen Schneidspitzenmustern mit einer Größe von 100 µm schwierig, da CVD-Diamanten in säulenförmigen Strukturen wachsen und nur sehr wenig Festigkeit gegen die Scherbeanspruchung aufweisen, die während des Konditionierungsprozesses auftritt.
Ein Konditionierer nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 3 ist aus DE 100 85 092 T5 bekannt. Weitere Konditionierer sind in JP 2010-125 587 A und JP 2010-69612 A beschrieben.
Offenbarung
Technische Schwierigkeit
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Konditionierer für CMP-Pads mit Schneidspitzenmustern bereitzustellen, die schnell und einfach gebildet werden können, so dass die Produktivität des Konditionierers für CMP-Pads gesteigert werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Konditionierer für CMP-Pads bereitzustellen, dessen Schneidspitzenmuster eine feine Struktur aufweisen, deren Festigkeit und Stabilität gewährleistet werden kann.
Ein wiederum weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Konditionierer für CMP-Pads mit Schneidspitzenmustern bereitzustellen, welche die Beseitigung von Restpartikeln und den Austrag von Fremdstoffen wie Restschlamm während eines Konditionierungsprozesses effizient ausführen.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird durch einen Konditionierer für CMP-Pads gemäß Patentanspruch 1 sowie weiterhin durch einen Konditionierer für CMP-Pads gemäß Patentanspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
Wenn die Schneidspitzen der Schneidspitzenmuster verschiedene Höhen aufweisen sollen, ist es besonders von Vorteil, dass die Vielzahl der Substrat-Spitzenabschnitte mit unterschiedlichen Höhen ausgebildet wird und die Diamantschicht-Spitzenabschnitte, die auf den Substrat-Spitzenabschnitten ausgebildet werden, dieselbe Dicke aufweisen.
Wird die Vielzahl von Substrat-Spitzenabschnitten mit derselben Höhe ausgebildet und weisen die Diamantschicht-Spitzenabschnitte dieselbe Dicke auf, können die Schneidspitzen der Schneidspitzenmuster unterschiedliche Höhen aufweisen, indem die Diamantschicht-Spitzenabschnitte lediglich auf einigen der Substrat-Spitzenabschnitten ausgebildet sind.
Vorzugsweise sind die Substrat-Spitzenabschnitte auf dem Substrat voneinander durch Vertiefungen beabstandet.
Dabei weisen die Substrat-Spitzenabschnitte vorzugsweise einen polygonalen Querschnitt auf.
Außerdem haben die Substrat-Spitzenabschnitte vorzugsweise eine polygonale, runde oder elliptische planare Form.
Des Weiteren weisen die Diamantschicht-Spitzenabschnitte vorzugsweise eine Dicke von 1-10 µm auf.
Dabei wird die obere Fläche der Schneidspitzenmuster vorzugsweise mit einer Scheibe, die ein Schleifmaterial aus SiC umfasst, oder einer Kunstharzscheibe mit Diamantkörnung bearbeitet.
Außerdem umfasst der Konditionierer für CMP-Pads des Weiteren eine Diamantbeschichtung, die sowohl auf dem Substrat als auch auf den Schneidspitzenmustern ausgebildet ist.
In dieser Konfiguration können die Schneidspitzenmuster eine feine Struktur von 100 µm oder weniger aufweisen.
Vorteilhafte Effekte
Die vorliegende Erfindung weist folgende hervorragende Effekte auf.
Erstens können die Schneidspitzenmuster bei dem Konditionierer für CMP-Pads der vorliegenden Erfindung schnell und einfach gebildet werden, so dass die Produktivität des Konditionierers für CMP-Pads erhöht werden kann.
Außerdem können die bei dem erfindungsgemäßen Konditionierer für CMP-Pads gebildeten Schneidspitzenmuster eine feine Struktur aufweisen, deren Festigkeit und Stabilität gewährleistet werden kann.
Außerdem entfernen die Schneidspitzenmuster in dem Konditionierer für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung effizient Restpartikel und beseitigen Fremdstoffe wie Restschlamm während eines Konditionierungsprozesses.
Figurenliste

1 zeigt eine Querschnittdarstellung eines konventionellen Konditionierers für CMP-Pads.
2 zeigt eine Querschnittdarstellung eines Konditionierers für CMP-Pads gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Querschnittdarstellung eines Konditionierers für CMP-Pads nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt eine Querschnittdarstellung eines Konditionierers für CMP-Pads nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine Querschnittdarstellung eines Konditionierers für CMP-Pads nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt eine Fotografie, welche eine Haltbarkeitsprüfung des Schneidspitzenmusters des Konditionierers für CMP-Pads aus 1 zeigt.
7 zeigt eine Fotografie, welche eine Haltbarkeitsprüfung des Schneidspitzenmusters eines Konditionierers für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführungsmodus der Erfindung
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
Die 2 bis 5 zeigen Querschnittdarstellungen von Konditionierern für CMP-Pads, wobei nur einige Schneidspitzen der Schneidmuster Substrat-Spitzenabschnitte und Diamantschicht-Spitzenabschnitte enthalten. Wie in diesen Figuren dargestellt, umfasst ein Konditionierer 1 für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung ein Substrat 10 und Schneidspitzenmuster 20, die auf mindestens einer Fläche des Substrats 10 ausgebildet sind.
Das Substrat 10 kann aus einem Material mit großer Härte bestehen, wie einer allgemeinen Eisenlegierung, einer superharten Legierung oder einem Keramikwerkstoff und kann scheibenförmig sein.
Dabei wird als Material für das Substrat 10 vorzugsweise mindestens eines aus SiC, Si₃N₄, WC und Mischungen daraus gewählt.
In einigen Fällen kann das Substrat 10 aus einem oder mehreren der folgenden Materialien bestehen: superharte Legierungen auf Basis von Wolframcarbid (WC), wie Wolframcarbid-Kobalt (WC-Co), Wolframcarbid-Titancarbid-Kobalt (WC-TiC-Co) und Wolframcarbid-Titancarbid-Tantalcarbid-Kobalt (WC-TiC-TaC-Co), sowie superharte Legierungen auf Basis von Thermet (TiCN), Borcarbid (B₄C) und Titanborat (TiB₂). Außerdem kann das Substrat vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff bestehen, wie Siliziumnitrid (Si₃N₄) oder Silizium Si). Weitere Beispiele für das Material des Substrats 10 sind Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminium-Nitrid (AlN), Titanoxid (TiO₂), Zirkonoxid (ZrOx), Siliziumoxid (SiO₂), Siliziumcarbid (SiC), Silizium-Oxidnitrid (SiOxNy), Wolframnitrid (Wnx), Wolframoxid (WOx), DLC (Diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung), Bornitrid (BN) oder Chromoxid (Cr₂O₃).
Des Weiteren ist das Substrat von oben betrachtet vorzugsweise scheibenförmig, kann in manchen Fällen jedoch auch eine polygonale Form aufweisen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird, bevor die Schneidspitzenmuster 20 gebildet werden, mindestens eine Fläche des Substrats 10 durch Schleifen oder Läppen planarisiert und vor dem Aufdampfen der Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 mit Ultraschall behandelt.
Die Schneidspitzenmuster 20 weisen eine Vielzahl von Substrat-Spitzenabschnitten 21 auf, die auf einer Fläche des Substrats 10 ausgebildet sind sowie Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23, die auf einigen oder allen der Vielzahl von Substrat-Spitzenabschnitten 21 ausgebildet sind.
Die Substrat-Spitzenabschnitte 21 können mit Abstand voneinander auf dem Substrat 10 und mit derselben oder unterschiedlichen Höhen ausgebildet sein. Wie in 2a bis 4b dargestellt, können die Substrat-Spitzenabschnitte 21 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und einander durch Vertiefungen 25 beabstanden. Alternativ, wie in 5a und 5b dargestellt, können die Substrat-Spitzenabschnitte 21 auch eine Struktur aufweisen, bei der sich Substrat-Spitzenabschnitte mit rechteckigem Querschnitt mit Substrat-Spitzenabschnitten 21a mit dreieckigem Querschnitt abwechseln und einander durch Vertiefungen 25 beabstanden. Daneben können die Substrat-Spitzenabschnitte 21 von oben betrachtet auch eine polygonale, runde oder ovale Form aufweisen. Auch wenn es in den Figuren nicht dargestellt ist, versteht sich, dass die Substrat-Spitzenabschnitte 21 von der Seite und von oben betrachtet auch eine polygonale Hornform, eine polygonale konische oder elliptisch-konische Form oder eine zylindrische oder elliptisch-zylindrische Form aufweisen können.
Die Substrat-Spitzenabschnitte 21 können mithilfe von Verfahren wie mechanische Bearbeitung, Laserbearbeitung oder Ätzen geformt werden.
Des Weiteren werden die Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 auf der Vielzahl der Substrat-Spitzenabschnitte 21 mit derselben Dicke geformt. Wie in 2 bis 5 dargestellt, sind die Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 nur auf einigen der Vielzahl von Substrat-Spitzenabschnitten 21 gebildet. Wie in 2 bis 5 dargestellt, wird der Diamantschicht-Spitzenabschnitt 23 nur auf einem Substrat-Spitzenabschnitt 21 von benachbarten Substrat-Spitzenabschnitten 21 ausgebildet, nicht aber auf einem anderen Substrat-Spitzenabschnitt 21.
Wenn die Substrat-Spitzenabschnitte 21, wie in 4 und 5 dargestellt, aus Substrat-Spitzenabschnitten 21 mit rechteckigem Querschnitt und Substrat-Spitzenabschnitten 21a mit dreieckigem Querschnitt bestehen, die einander abwechseln, werden die Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 vorzugsweise auf den Substrat-Spitzenabschnitten 21 mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet.
Dabei können die Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 unter Verwendung von chemischer Aufdampfung (CVD) auf den Substrat-Spitzenabschnitten 21 geformt werden. Bevor die Substrat-Spitzenabschnitte 21 gebildet werden, kann beispielsweise eine Diamantschicht auf einer Fläche des Substrats 10 gebildet und planarisiert werden, woraufhin die Diamantbeschichtung teilweise entfernt, jedoch in den Bereichen belassen wird, in welchen die Substrat-Spitzenabschnitte 21 gebildet werden sollen.
Anschließend wird die chemische Aufdampfung der Diamantbeschichtung vorzugsweise unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Druck: 10-55 Torr; Durchflussraten von Wasserstoff und Methan: 1-2 SLM bzw. etwa 25 SCCM; Temperatur des Substrats 10: etwa 900 °C; Glühdrahttemperatur: 1900~2000 °C; und Abstand zwischen Substrat 10 und Glühdrähten: 10-15 mm.
Die so aufgebrachte Diamantbeschichtung wird unter Verwendung einer Polierscheibe aus Kunstharz oder Keramik mit 2000 Mesh oder größeren Partikeln in einem Planarisierungsverfahren vorzugsweise auf eine Dicke von 1-10 µm planarisiert, um die Gleichmäßigkeit der gesamten Diamantbeschichtung sicherzustellen. Anschließend können die Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 gleichförmig auf den Substrat-Spitzenabschnitten 21 mit einer Dicke von 1-10 µm ausgebildet werden.
Des Weiteren kann der Abtrag der Diamantbeschichtung durch Ätzen (z.B. reaktives Ionenätzen, Trockenätzen, Nassätzen oder Plasmaätzen), mechanische Bearbeitung oder Laserbearbeitung erfolgen.
Nach dem Entfernen der Diamantbeschichtung wird die Oberfläche der Schneidmuster 20 vorzugsweise durch Ätzen oder mechanische Bearbeitung bearbeitet, um Höhenunterschiede, Abbrüche von Ecken oder gebogene Abschnitte im Querschnitt zu eliminieren. Diese Bearbeitung kann unter Verwendung einer Scheibe mit einem Schleifmaterial aus SiC oder einer Kunstharzscheibe mit Diamantkörnung durchgeführt werden. Im Hinblick auf die Oberflächenzähigkeit oder die Stabilität der Schneidspitzen weist die Schleifscheibe oder die Kunstharzscheibe mit Diamantkörnung dabei vorzugsweise feine Schleifkörper mit einer Größe von 2.000 Mesh oder größer auf.
Wie in 2 und 4 dargestellt, kann mithilfe von chemischer Aufdampfung eine Diamantbeschichtung 30 auf dem Substrat 10 und den Schneidspitzenmustern 20 mit einer Dicke ausgebildet werden, die dünner als die der Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 ist. Vor dem Bilden der Diamantbeschichtung 30 wird das Substrat 10, mit den darauf ausgebildeten Substrat-Spitzenabschnitten 21 und den Diamantschicht-Spitzenabschnitten 23 vorzugsweise einer Ultraschall-Vorbehandlung unterzogen. In dieser Ultraschall-Vorbehandlung werden unter Verwendung feiner Diamantpartikel feine Kratzer auf den Diamantschicht-Spitzenabschnitten 23, den übrigen Vertiefungen 25 und den Substrat-Spitzenabschnitte 21 gebildet, um die Diamantbeschichtung zu festigen. Nach dem Bilden der Diamantbeschichtung 30 unterscheiden sich die Höhen der Schneidspitzen der Schneidspitzenmuster 20 in einem abwechselnden Muster, wie in 2 und 4 dargestellt.
Wie in 3 und 5 zu sehen, kann die Diamantbeschichtung 30 in einigen Fällen weggelassen werden, z.B. wenn die Haltbarkeit der Schneidspitzenmuster 20 durch die Substrat-Spitzenabschnitte 21 und die Diamant-Spitzenabschnitte hinreichend gewährleistet ist oder im Hinblick auf die Einsatzbedingungen.
Wie oben beschrieben, weist der Konditionierer für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung eine Struktur auf, bei der die Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 auf den Substrat-Spitzenabschnitten 21 ausgebildet sind. Folglich kann die Dicke der Diamant-Spitzenabschnitte 23 in den Schneidspitzenmustern 20 sehr gering sein, so dass der Diamant, der zum Bilden der Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 der Schneidspitzenmuster 20 aufgebracht wird, mit einer geringeren Dicke aufgebracht werden kann. Selbst wenn nun die Wachstumsrate des Diamanten in dem Glühdrahtverfahren lediglich 0,1-0,3 µm/Std. beträgt, kann somit die Aufdampfungszeit des Diamanten zum Bilden der Diamantschicht-Spitzenabschnitte 23 signifikant verkürzt werden, da ein wesentlicher Teil der Höhe (30-60 µm) der Schneidmuster 20, der als Schneidspitze des Konditionierers 1 dient, aus den Substrat-Spitzenabschnitten 21 besteht. Dadurch kann die Produktivität des Konditionierers für CMP-Pads 1 gesteigert werden.
Darüber hinaus bestehen die Schneidspitzenmuster 20 gemäß der vorliegenden Erfindung aus den Substrat-Spitzenabschnitten 21 und den Diamantschicht-Spitzenabschnitten 23, die auf dem Substrat 10 ausgebildet sind. Im Gegensatz zu konventionellen Konditionierern für CMP-Pads, bei welchen das Schneidspitzenmuster 120 lediglich aus der Diamantschicht besteht, können die Stärke, Stabilität und Haltbarkeit der Schneidspitzenmuster 20 mit einer feinen Struktur hinreichend gewährleistet werden. Das Abbrechen oder Ablösen der Schneidspitzenmuster 20 in einem Konditionierungsprozess kann somit verhindert werden, so dass das Problem des Verkratzens von Wafern gelöst werden kann.
Die Konditionierer für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere der Konditionierer 1 für CMP-Pads mit der Struktur, bei welcher die Schneidspitzenmuster 20 Schneidspitzen mit unterschiedlichen Höhen aufweisen, haben folgende hervorragende Effekte: das Polieren des Pads erfolgt mit den höheren Schneidspitzenmustern 20, der im Konditionierungsprozess entstehende Abrieb wird von den niedrigeren Schneidmustern fein zerkleinert, und der Schlamm, der beim Polieren von Wafern erzeugt wird, wird effizient durch den Raum nach außen befördert, der durch den Höhenunterschied zwischen den Schneidspitzenmustern 20 vorhanden ist.
Die Haltbarkeit der Schneidspitzenmuster 20 des Konditionierers 1 für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung wurde getestet, und die Ergebnisses des Tests sind in Tabelle 1 unten und den 6 und 7 dargestellt.
In der Haltbarkeitsprüfung ist Probe 1 ein konventioneller Konditionierer für CMP-Pads mit Schneidspitzenmustern, die nur aus Diamant bestehen, und Probe 2 ist der erfindungsgemäße Konditionierer für CMP-Pads, dessen Schneidspitzenmuster wie in 2a konfiguriert sind und aus den Substrat-Spitzenabschnitten 21 und den Diamantschicht-Spitzenabschnitten 23 bestehen.
Dabei wurde Probe 1 durch Aufbringen einer Diamantschicht mit einer Dicke von 35 µm auf einem 20 mm starken superharten Substrat erhalten, Bilden der Schneidmuster (jeweils 50 µm (L) × 50 µm (B)) in Intervallen von 1 mm unter Verwendung eines Lasers, Ultraschall-Waschen und Vorbehandeln der resultierenden Struktur und Bilden einer 5 µm dicken Diamantbeschichtung auf den Mustern mithilfe eines Glühdrahtverfahrens.

Probe 2 wurde erhalten durch Bilden von 35 µm dicken Schneidspitzenmustern 20, die aus 5 µm dicken Diamantschicht-Spitzenabschnitten 23 und Substrat-Spitzenabschnitten 21 bestehen, auf einem superharten, 20 mm starken Substrat 10, Ultraschall-Waschen und Vorbehandeln der resultierenden Struktur und Bilden einer 5 µm dicken Diamantbeschichtung auf der resultierenden Struktur mithilfe eines Glühdrahtverfahrens. [Tabelle 1]

Scherhöhe (µm)	Scherfestigkeit (g)	Probe 1, gemessen an 5 Punkten	Probe 2, gemessen an 5 Punkten
0	Durchschnitt	44.3	864.9
20	Durchschnitt	43.5	724.4
25	Durchschnitt	39.3	663.7
30	Durchschnitt	35.4	617.2

Wie in Tabelle 1 oben und den 6 und 7 zu sehen, zeigt Probe 1, bei der es sich um den konventionellen Konditionierer für CMP-Pads handelt, eine durchschnittliche Scherfestigkeit von etwa 40 g, da sie aufgrund der diamanteigenen Eigenschaften nur eine geringe Zähigkeit gegenüber Stößen und Belastung aufweist. Mit zunehmender Scherhöhe (das heißt in Richtung des Endes der Schneidspitzenmuster) nimmt die Scherfestigkeit ab, so dass mit zunehmender Höhe der Schneidspitzenmuster die Gefahr von Bruch oder Ablösung am Ende steigt.
Dagegen zeigt sich, dass die Scherfestigkeit von Probe 2 (Konditionierer 1 für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung) dank der mechanischen Zähigkeit der Substrat-Spitzenabschnitte 21 mindestens 10 Mal höher als die von Probe 1 (konventionell) ist.
Somit ergibt sich, dass die Stärke, Stabilität und Haltbarkeit der Schneidspitzenmuster 20 des Konditionierers 1 für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung hinreichend sichergestellt ist.
Wie oben beschrieben, wird die Produktivität des Konditionierers für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung gesteigert, da die Schneidspitzenmuster schnell und einfach gebildet werden. Außerdem können die gebildeten Schneidspitzenmuster eine feine Struktur aufweisen, während gleichzeitig deren Festigkeit und Stabilität hinreichend gewährleistet werden kann.
Darüber hinaus entfernt der Konditionierer für CMP-Pads gemäß der vorliegenden Erfindung effizient Restpartikel und trägt Fremdstoffe wie Restschlamm während eines Konditionierungsprozesses aus.

Claims

Konditionierer für CMP-Pads mit einem Substrat (10) und Schneidspitzenmustern (20), die auf mindestens einer Fläche des Substrats (10) ausgebildet sind, wobei die Schneidspitzenmuster (20) aufweisen: eine Vielzahl von (21), die beabstandet voneinander auf dem Substrat (10) ausgebildet sind; und Diamantschicht-Spitzenabschnitte (23), die auf einigen (21) der Vielzahl von (21) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich Substrat-Spitzenabschnitte (21) mit rechteckigem Querschnitt und Substrat-Spitzenabschnitte (21a) mit dreieckigem Querschnitt abwechseln und voneinander durch Vertiefungen (25) beabstandet sind, wobei die Diamantschicht-Spitzenabschnitte (23) lediglich auf den Substrat-Spitzenabschnitten (21) mit rechteckigem Querschnitt angeordnet sind.
Konditionierer für CMP-Pads nach Anspruch 1, wobei einige der Vielzahl der Substrat-Spitzenabschnitte (21) mit unterschiedlichen Höhen ausgebildet sind.
Konditionierer für CMP-Pads mit einem Substrat (10) und Schneidspitzenmustern (20), die auf mindestens einer Fläche des Substrats (10) ausgebildet sind, wobei die Schneidspitzenmuster (20) aufweisen: eine Vielzahl von Substrat-Spitzenabschnitten (21), die mit Abstand voneinander auf dem Substrat (10) ausgebildet sind; und Diamantschicht-Spitzenabschnitte (23), die auf einigen der Vielzahl von Substrat-Spitzenabschnitten (21) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Substrat-Spitzenabschnitte (21) mit derselben Höhe ausgebildet ist, die Diamantschicht-Spitzenabschnitte (23) dieselbe Dicke aufweisen, und die Diamantschicht-Spitzenabschnitte (23) lediglich auf einigen Substrat-Spitzenabschnitten (21) der benachbarten Substrat-Spitzenabschnitte (21) ausgebildet sind und nicht auf anderen Substrat-Spitzenabschnitten (21) der benachbarten Substrat-Spitzenabschnitte (21) ausgebildet sind.
Konditionierer für CMP-Pads nach Anspruch 3, wobei die Substrat-Spitzenabschnitte (21) voneinander durch Vertiefungen (25) auf dem Substrat (10) beabstandet sind.
Konditionierer für CMP-Pads nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Substrat-Spitzenabschnitte (21) eine polygonale Querschnittsform aufweisen.
Konditionierer für CMP-Pads nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Substrat-Spitzenabschnitte (21) eine polygonale, runde oder elliptische planare Form aufweisen.
Konditionierer für CMP-Pads nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Diamantschicht-Spitzenabschnitte (23) eine Dicke von 1-10 µm aufweisen.
Konditionierer für CMP-Pads nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Konditionierer für CMP-Pads des Weiteren eine Diamantbeschichtung (30) aufweist, die sowohl auf dem Substrat (10) als auch auf den Schneidspitzenmustern (20) ausgebildet ist.
Konditionierer für CMP-Pads nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schneidspitzenmuster (20) eine feine Struktur von 100 µm oder weniger aufweisen.