JP2003039329A - Single layer grinding wheel and manufacturing method therefor - Google Patents
Single layer grinding wheel and manufacturing method thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ーハ等の被研磨材の表面をＣＭＰ装置によって研磨する
際に用いられる研磨用のパッドをコンディショニングす
るため等に用いられる単層砥石に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-layer grindstone used for conditioning a polishing pad used for polishing the surface of a material to be polished such as a semiconductor wafer by a CMP apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、シリコンインゴットから切り出し
た半導体ウエーハ（以下、単にウエーハという）の表面
を化学的且つ機械的に研磨するＣＭＰ装置（ケミカルメ
カニカルポリッシングマシン）の一例として、図４に示
すような装置がある。このＣＭＰ装置１は、図４に示す
ように中心軸２に取り付けられた円板状の回転テーブル
３上に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、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なウエーハキ
ャリア５が配設されている。このウエーハキャリア５は
パッド４よりも小径の円板形状とされてウエーハ６を保
持するものであり、このウエーハ６がウエーハキャリア
５とパッド４間に配置されてパッド４側の表面の研磨に
供され鏡面仕上げされる。2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of a CMP apparatus (chemical mechanical polishing machine) for chemically and mechanically polishing the surface of a semiconductor wafer (hereinafter, simply referred to as a wafer) cut from a silicon ingot, as shown in FIG. There is a device. In this CMP apparatus 1, as shown in FIG. 4, a polishing pad 4 made of, for example, hard urethane is provided on a disk-shaped rotary table 3 attached to a central shaft 2, and is opposed to the pad 4. A wafer carrier 5 is arranged at a position eccentric from the central axis 2 of the pad 4 so as to be rotatable. The wafer carrier 5 has a disk shape having a diameter smaller than that of the pad 4, and holds the wafer 6. The wafer 6 is arranged between the wafer carrier 5 and the pad 4 and used for polishing the surface on the pad 4 side. It is mirror finished.
【０００３】ＣＭＰによる研磨のメカニズムは、微粒子
シリカ等によるメカニカルな要素（遊離砥粒）とアルカ
リ液や酸性液等によるエッチング要素とを複合したメカ
ノ・ケミカル研磨法に基づいている。研磨に際して、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、さら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、
パッド４でウエーハ６の一面が研磨される。ウエーハ６
の研磨を行う硬質ウレタン製などのパッド４上にはスラ
リｓを保持する微細な発泡層が多数設けられており、こ
れらの発泡層内に保持されたスラリｓでウエーハ６の研
磨が行われる。ところが、ウエーハ６の研磨を繰り返す
ことでパッド４の研磨面の平坦度が低下したり目詰まり
を起こしたりするためにウエーハ６の研磨精度と研磨効
率が低下するという問題が生じる。The polishing mechanism by CMP is based on the mechano-chemical polishing method in which a mechanical element (free abrasive grains) made of fine particle silica or the like and an etching element made of an alkaline liquid or an acidic liquid are combined. At the time of polishing, for example, loose abrasive grains made of the above-mentioned fine particle silica or the like are used as a polishing agent, and a mixture of an alkaline solution for etching or the like is supplied onto the pad 4 as a liquid slurry s. Slurry s is wafer carrier 5
Flowing between the wafer 6 and the pad 4 held by
One surface of the wafer 6 is polished by the pad 4. Waha 6
A large number of fine foam layers for holding the slurry s are provided on the pad 4 made of hard urethane or the like for polishing the wafer 6, and the wafer 6 is polished by the slurry s held in these foam layers. However, the repeated polishing of the wafer 6 causes a decrease in the flatness of the polishing surface of the pad 4 or a clogging, which causes a problem that the polishing accuracy and the polishing efficiency of the wafer 6 are reduced.
【０００４】そのため、従来からＣＭＰ装置１には図４
に示すようにパッドコンディショナ８が設けられ、パッ
ド４の表面を再研削（コンディショニング）するように
なっている。このパッドコンディショナ８は、回転テー
ブル３の外部に設けられた回転軸９にアーム１０を介し
てコンディショナ１１として電着ホイールが設けられて
いる。そしてウエーハキャリア５でウエーハ６を研磨し
ながらあるいはウエーハ６の研磨を停止した状態で、コ
ンディショナ１１でパッド４の表面を研削してパッド４
の表面の平坦度等を回復または維持し目詰まりを解消す
るようになっている。このコンディショナ１１は、通
常、ダイヤモンド等の超砥粒をＮｉまたはＮｉ基合金等
で電気めっきによって固着した砥粒層を台金に形成した
構成となっている。For this reason, the CMP apparatus 1 is conventionally shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a pad conditioner 8 is provided, and the surface of the pad 4 is reground (conditioning). In this pad conditioner 8, an electrodeposition wheel is provided as a conditioner 11 via a arm 10 on a rotary shaft 9 provided outside the rotary table 3. The surface of the pad 4 is ground by the conditioner 11 while polishing the wafer 6 with the wafer carrier 5 or with the polishing of the wafer 6 stopped.
It is designed to recover or maintain the flatness of the surface and eliminate clogging. The conditioner 11 usually has a structure in which a base metal is formed with an abrasive grain layer in which superabrasive grains such as diamond are fixed by electroplating with Ni or a Ni-based alloy.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
コンディショナ１１を用いてパッド４の研削を行う場
合、砥粒がパッド４上に脱落すると、ウエーハ６の研磨
時にパッド４の発泡層内に残存する脱落砥粒でウエーハ
６の表面を傷付けてしまう恐れがある。そこで、砥粒の
脱落を防止するために、ＮｉまたはＮｉ基合金等からな
る金属結合相表面からの砥粒の突出量を小さくすると、
砥粒間にスラリｓやパッド４の削り屑が目詰まりしやす
くなってコンディショナ１１によるパッド４の研削能力
が低くなるので、パッド４のコンディショニングに時間
がかかり、ウエーハ６の研磨に要する時間が長くなって
しまう。また、このようにコンディショナ１１の切れ味
が悪いと、パッド４の表面がむしられるように削り取ら
れることとなり、パッド４の表面の毛羽立ちがなくなっ
てスラリｓの保持能力が低下するので、パッド４による
ウエーハ６の研磨レートが低下し、ウエーハ６の研磨に
要する時間が長くなってしまう。そして、ウエーハ６の
研磨に要する時間が長くなると、ウエーハ６の製造コス
トが増加してしまう。以上述べたように、従来は、砥粒
の脱落防止と被削材の研削性能の維持の両方を同時に満
足させることは困難であった。By the way, when the pad 4 is ground by using such a conditioner 11, if the abrasive grains fall off on the pad 4, when the wafer 6 is polished, the inside of the foamed layer of the pad 4 is lost. There is a risk that the surface of the wafer 6 may be damaged by the remaining falling abrasive grains. Therefore, in order to prevent the abrasive grains from falling off, if the protrusion amount of the abrasive grains from the surface of the metal bonding phase made of Ni or a Ni-based alloy is reduced,
Since the slurry s and the shavings of the pad 4 are likely to be clogged between the abrasive grains and the ability of the conditioner 11 to grind the pad 4 is reduced, it takes time to condition the pad 4 and the time required to polish the wafer 6. It will be long. Further, when the conditioner 11 has poor sharpness, the surface of the pad 4 is scraped off so that the surface of the pad 4 is not fluffed and the holding ability of the slurry s is reduced. The polishing rate of the wafer 6 decreases, and the time required to polish the wafer 6 becomes long. If the time required for polishing the wafer 6 becomes long, the manufacturing cost of the wafer 6 will increase. As described above, conventionally, it has been difficult to satisfy both the prevention of the removal of the abrasive grains and the maintenance of the grinding performance of the work material at the same time.
【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、砥粒の脱落防止と被削材の研削性能の維持を
両立させた単層砥石を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a single-layer grindstone capable of preventing the abrasive grains from falling and maintaining the grinding performance of the work material.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる単層砥石
は、複数の砥粒が金属結合相で固着された砥粒層を有す
る単層砥石において、砥粒層の表面におけるＪＩＳ Ｂ
０６０１の十点平均粗さＲｚが、砥粒の平均粒径の２
９％から４６％の範囲内とされていることを特徴として
いる。このように構成される単層砥石においては、砥粒
層の表面におけるＪＩＳ Ｂ０６０１の十点平均粗さＲ
ｚが、砥粒の平均粒径の２９％から４６％の範囲内とさ
れているので、砥粒層の表面にスラリや被削材の切粉を
排出する空間を確保して砥粒層の目詰まりを起こしにく
くしつつ、砥粒の埋め込み量を確保して砥粒を脱落しに
くくすることができる。このように、この単層砥石はＣ
ＭＰ装置のパッドコンディショナとして特に好適であ
る。ここで、砥粒層の表面におけるＪＩＳ Ｂ ０６０
１の十点平均粗さＲｚとは、砥粒層の断面曲線から基準
長さＬだけ抜き取った部分の平均線に対し、最高から５
番目までの山頂の標高の平均値と最深から５番目までの
谷底の標高の平均値との差の値であり、この単層砥石に
おいては、山頂部とは砥粒の突端に対応し、谷底とは金
属結合相の表面に対応している。この単層砥石におい
て、砥粒層の表面における十点平均粗さＲｚが砥粒の平
均粒径の２９％よりも小さいと、砥粒層の目詰まりが起
きやすくなるので被削材の研削能力が低下する。一方
で、砥粒層の表面における十点平均粗さＲｚが砥粒の平
均粒径の４６％を越えると、砥粒層への埋め込み量が不
十分となる砥粒がででくるので、砥粒の脱落が生じやす
くなる。このため、砥粒層の表面における十点平均粗さ
Ｒｚの値は、２９％から４６％の範囲内とされる。な
お、単層砥石とは、金属結合相の厚み方向に砥粒が一層
のみ固着された砥石をいい、電着砥石やメタルボンド砥
石等のいずれも含む。A single-layer grindstone according to the present invention is a single-layer grindstone having an abrasive grain layer in which a plurality of abrasive grains are fixed in a metal binding phase.
The ten-point average roughness Rz of 0601 is 2 of the average grain size of the abrasive grains.
It is characterized by being set within the range of 9% to 46%. In the single-layer grindstone thus configured, the ten-point average roughness R of JIS B0601 on the surface of the abrasive grain layer
Since z is in the range of 29% to 46% of the average grain size of the abrasive grains, a space for discharging the slurry and chips of the work material is secured on the surface of the abrasive grain layer to secure the space of the abrasive grain layer. While preventing clogging, it is possible to secure the amount of abrasive grains to be embedded and prevent the abrasive grains from falling off. Thus, this single layer grindstone is C
It is particularly suitable as a pad conditioner for an MP device. Here, JIS B 060 on the surface of the abrasive grain layer
The ten-point average roughness Rz of 1 is from the maximum to 5 with respect to the average line of the portion extracted by the reference length L from the sectional curve of the abrasive grain layer.
It is the value of the difference between the average of the elevations of the peaks up to the th and the average of the elevations of the valley bottoms from the deepest to the fifth. In this single-layer grindstone, the peaks correspond to the tips of the abrasive grains and the valley bottoms. And correspond to the surface of the metallic binder phase. In this single-layer grindstone, if the ten-point average roughness Rz on the surface of the abrasive grain layer is smaller than 29% of the average grain size of the abrasive grains, clogging of the abrasive grain layer is likely to occur, so that the grinding ability of the work material is improved. Is reduced. On the other hand, if the ten-point average roughness Rz on the surface of the abrasive grain layer exceeds 46% of the average particle diameter of the abrasive grains, the amount of embedding in the abrasive grain layer will be insufficient, and therefore, the abrasive grains will appear. Grains are more likely to fall off. Therefore, the value of the ten-point average roughness Rz on the surface of the abrasive grain layer is set within the range of 29% to 46%. The single-layer grindstone means a grindstone in which only one layer of abrasive grains is fixed in the thickness direction of the metal-bonded phase, and includes both an electrodeposition grindstone and a metal bond grindstone.
【０００８】また、本発明にかかる単層砥石の製造方法
は、基体の表面にめっきによって仮固定層を形成してこ
の仮固定層によって複数の砥粒を基体に仮固定する仮固
定工程と、これら砥粒のうち、仮固定層に接している砥
粒を残して他の砥粒を除去する除去工程と、仮固定層上
にめっきによって埋め込み層を形成して前記仮固定され
た砥粒を埋め込み、この埋め込み層の表面におけるＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１の十点平均粗さＲｚを砥粒の平均粒径
の２９％から４６％の範囲内とする埋め込み工程とを有
することを特徴としている。この単層砥石の製造方法に
おいては、基体の表面に仮固定層を形成して砥粒を仮固
定することで、仮固定層への埋め込み量の大きい砥粒に
加えて、仮固定層に一部のみ埋め込まれている砥粒も基
体に仮固定されることとなり、仮固定層の表面からの砥
粒の突出量が不揃いとされる。これにより、砥粒層の表
面にスラリや被削材の切粉を排出する空間が確保される
こととなり、砥粒層の目詰まりを起こしにくくして研削
性能を向上させることができる。続いて、除去工程にお
いて、砥粒のうち、仮固定層に接している砥粒を残し
て、仮固定層に接しておらず脱落の恐れのある他の砥粒
が除去される。さらに、仮固定された砥粒を、埋め込み
工程で仮固定層上に形成される埋め込み層に埋め込むこ
とで、仮固定された砥粒は、埋め込み層の表面からの突
出量が不揃いとされた状態で、これら仮固定層及び埋め
込み層によって基体に保持される。そして、埋め込み層
の表面における十点平均粗さＲｚが砥粒の平均粒径の２
９％から４６％の範囲内とすることで、本発明にかかる
単層砥石を製造することができる。Further, the method for producing a single-layer grindstone according to the present invention comprises a temporary fixing step of forming a temporary fixing layer on the surface of the base by plating and temporarily fixing a plurality of abrasive grains to the base by the temporary fixing layer, Of these abrasive grains, a removal step of removing the other abrasive grains while leaving the abrasive grains in contact with the temporary fixed layer, and forming the embedded layer by plating on the temporary fixed layer to form the temporarily fixed abrasive grains. Embedding, JI on the surface of this embedding layer
The embedding step of setting the ten-point average roughness Rz of S B 0601 within the range of 29% to 46% of the average grain size of the abrasive grains. In this method for manufacturing a single-layer grindstone, a temporary fixing layer is formed on the surface of a substrate to temporarily fix the abrasive grains, so that in addition to the abrasive grains having a large embedded amount in the temporary fixing layer, The abrasive grains embedded only in the portion are also temporarily fixed to the base, and the protrusion amounts of the abrasive grains from the surface of the temporary fixing layer are uneven. As a result, a space for discharging the slurry and the chips of the work material is secured on the surface of the abrasive grain layer, so that the abrasive grain layer is less likely to be clogged and the grinding performance can be improved. Subsequently, in the removing step, among the abrasive grains, the abrasive grains that are in contact with the temporary fixed layer are left, and the other abrasive grains that are not in contact with the temporary fixed layer and may fall off are removed. Further, by embedding the temporarily fixed abrasive grains in the embedding layer formed on the temporary fixing layer in the embedding step, the temporarily fixed abrasive grains are not projected in the same amount as the protrusion amount from the surface of the embedding layer. Then, the temporary fixing layer and the burying layer hold the substrate. Then, the ten-point average roughness Rz on the surface of the embedding layer is 2 of the average grain size of the abrasive grains.
By setting the content within the range of 9% to 46%, the single-layer grindstone according to the present invention can be manufactured.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面により説明するが、上述の従来技術と同一の部分に
は同一の符号を用いて説明する。図１は、本実施の形態
によるコンディショナの部分縦断面図、図２は、本実施
形態にかかるコンディショナの製造工程を示す図であ
る。図１に示す本実施の形態によるＣＭＰ用のコンディ
ショナ２０は、電着砥石（電着ホイール）で構成されて
おり、例えばステンレス等からなる円板形の台金２１
（基体）の略円形をなす一面２１ａ上に、金属結合相２
２によって例えばダイヤモンド砥粒等の多数の砥粒２３
…が固着されて砥粒層を形成している。なお、砥粒２３
は、ダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒に限らず、アルミ
ナＡｌ2Ｏ3、炭化珪素ＳｉＯ2などの一般砥粒であって
もよい。コンディショナ２０は、砥粒２３が一層のみ形
成されて金属結合相２２によって固着された単層砥石で
ある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The same parts as those of the above-mentioned prior art will be described using the same reference numerals. FIG. 1 is a partial vertical cross-sectional view of a conditioner according to this embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the conditioner according to this embodiment. The conditioner 20 for CMP according to the present embodiment shown in FIG. 1 is composed of an electrodeposition grindstone (electrodeposition wheel), and is, for example, a disc-shaped base metal 21 made of stainless steel or the like.
The metal bonding phase 2 is formed on the substantially circular surface 21a of the (base).
2, a large number of abrasive grains 23 such as diamond abrasive grains
Are fixed to form an abrasive grain layer. The abrasive grains 23
Is not limited to superabrasive grains such as diamond and cBN, but may be general abrasive grains such as alumina Al 2 O 3 and silicon carbide SiO 2 . The conditioner 20 is a single-layer grindstone in which only one layer of abrasive grains 23 is formed and fixed by the metal bonded phase 22.
【００１０】金属結合相２２は、例えばＮｉめっきやＮ
ｉ基合金めっき等によって形成されるものであって、台
金２１上に形成される砥粒２３の下部を位置決めして保
持するための最下層２４と、その上に形成されて砥粒２
３…を仮固定する仮固定層２５と、仮固定層２５の上に
形成されて仮固定された砥粒２３…が一部を突出させた
状態にして埋め込まれる埋め込み層２６とを有してい
る。そして、砥粒２３…は、埋め込み層２６の表面から
の突出量、すなわち砥粒層の表面からの突出量が不揃い
とされ、かつ砥粒層の表面におけるＪＩＳ Ｂ ０６０
１の十点平均粗さＲｚが砥粒２３…の平均粒径の２９％
から４６％の範囲内とされている。ここで、十点平均粗
さＲｚの算出に用いるパラメータにおいて、山頂部とは
砥粒２３…の突端に対応し、谷底とは金属結合相２２の
表面に対応している。本実施の形態では、十点平均粗さ
Ｒｚの測定は、東京精密社製の表面粗さ計、サーフコム
５７０Ａを用いて行った。また、測定触針としては３μ
ｍＲのものを用い、測定長Ｌは１０．００ｍｍ、カット
オフ値は０．８ｍｍとした。The metal bonding phase 22 is, for example, Ni plating or N
The bottom layer 24 is formed by i-based alloy plating or the like and is used for positioning and holding the lower part of the abrasive grains 23 formed on the base metal 21, and the abrasive grains 2 formed thereon.
3 has a temporary fixing layer 25 for temporarily fixing it, and an embedding layer 26 in which the abrasive particles 23, which are formed on the temporary fixing layer 25 and temporarily fixed, are embedded in a partially protruding state. There is. Then, the abrasive grains 23 ... Are not uniform in the protrusion amount from the surface of the embedding layer 26, that is, the protrusion amount from the surface of the abrasive grain layer, and JIS B 060 on the surface of the abrasive grain layer.
The ten-point average roughness Rz of 1 is 29% of the average grain size of the abrasive grains 23 ...
It is set within the range from 46% to 46%. Here, in the parameters used to calculate the ten-point average roughness Rz, the crests correspond to the tips of the abrasive grains 23, and the troughs correspond to the surface of the metal binding phase 22. In the present embodiment, the ten-point average roughness Rz was measured using a surface roughness meter, Surfcom 570A manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Also, as a measuring stylus, 3μ
The measurement length L was 10.00 mm and the cutoff value was 0.8 mm.
【００１１】ここで、砥粒２３…としては、例えば粒度
が＃８０〜１４０の砥粒が用いられる。さらに、これら
砥粒２３…としては、粒度を揃えるために、ＪＩＳ Ｂ
４１３０に準じて、２段目のふるいを通過し、３段目
のふるいに留まった砥粒２３…を使用することが好まし
い。ここでは、これら砥粒２３の粒径の分布が正規分布
であると仮定して、これら砥粒２３…の平均粒径ｄを、
２段目のふるいの格子間の間隔Ｄ１と、３段目のふるい
の格子間の間隔Ｄ２との中間の値と定義する。この平均
粒径の定義は、次式（１）のように表すことができる。
ｄ＝（Ｄ１＋Ｄ２）／２ （１）具体的には、
砥粒２３…の粒度が＃１００である場合には、２段目の
ふるいの格子間の間隔Ｄ１＝１６５μｍ、３段目のふる
いの格子間の間隔Ｄ２＝１２７μｍであるので、これら
砥粒２３…の平均粒径ｄは１４６μｍとなる。砥粒層の
表面におけるＪＩＳ Ｂ ０６０１の十点平均粗さＲｚ
は砥粒２３…の平均粒径の２９％から４６％の範囲内に
設定されているので、この場合には、砥粒層の表面の十
点平均粗さＲｚは、４２．３μｍから６７．２μｍの範
囲内となる。Here, as the abrasive grains 23, for example, abrasive grains having a grain size of # 80 to 140 are used. Further, as these abrasive grains 23, ...
According to 4130, it is preferable to use the abrasive grains 23 that have passed through the second-stage sieve and remained in the third-stage sieve. Here, assuming that the particle size distribution of these abrasive grains 23 is a normal distribution, the average particle size d of these abrasive grains 23 ...
It is defined as an intermediate value between the distance D1 between the lattices of the second-stage sieve and the distance D2 between the lattices of the third-stage sieve. The definition of the average particle size can be expressed as the following formula (1).
d = (D1 + D2) / 2 (1) Specifically,
When the grain size of the abrasive grains 23 is # 100, the distance D1 between the lattices of the second-stage sieve is D1 = 165 μm, and the distance D3 between the lattices of the third-stage sieve is D2 = 127 μm. The average particle diameter d of ... Is 146 μm. JIS B 0601 ten-point average roughness Rz on the surface of the abrasive grain layer
Are set within the range of 29% to 46% of the average grain size of the abrasive grains 23, so that in this case, the ten-point average roughness Rz of the surface of the abrasive grain layer is 42.3 μm to 67. Within the range of 2 μm.
【００１２】以下に、図２を用いて、このように構成さ
れるコンディショナ２０の製造工程を説明する。まず、
図２（ａ）に示すように、台金２１上に例えば電気めっ
き等で最下層２４を形成し、その上に砥粒２３…を載せ
る。この状態では、全ての砥粒２３…が必ずしも最下層
２４と接触しておらず、浮いた状態の砥粒２３…も存在
する。次に、図２（ｂ）に示すように、最下層２４上に
電気めっき等で仮固定層２５を形成して、砥粒２３…を
台金２１に仮固定する（仮固定工程）。この状態では、
仮固定層２５には、最下層２４に接する砥粒２３ａ…、
及び仮固定層２５に一部のみ接する砥粒２３ｂ…も含め
て砥粒２３が固着されており、これによって砥粒２３…
は、仮固定層２５からの突出量が不揃いとされている。
続いて、図２（ｃ）に示すように、砥粒２３…のうち、
仮固定層２５に接している砥粒２３ａ…、２３ｂ…を残
して、仮固定層２５に接していない他の砥粒２３ｃ…を
除去する（除去工程）。そして、図２（ｄ）に示すよう
に、仮固定層２５の上部に、埋め込み層２６を例えば無
電解めっきによって形成して仮固定された砥粒２３ａ
…、２３ｂ…を埋め込み、砥粒層の表面におけるＪＩＳ
Ｂ ０６０１の十点平均粗さＲｚが砥粒２３…の平均
粒径の２９％から４６％の範囲内とする（埋め込み工
程）。ここで、砥粒２３…は、仮固定層２５からの突出
量が不揃いとされているので、埋め込み層２６からの突
出量も不揃いとされる。また、除去工程において、仮固
定層２５に接していない他の砥粒２３ｃ…が除去される
ので、埋め込み工程において埋め込み量が不十分となる
砥粒を予め除去することができる。The manufacturing process of the conditioner 20 thus constructed will be described below with reference to FIG. First,
As shown in FIG. 2A, a bottom layer 24 is formed on the base metal 21 by, for example, electroplating, and the abrasive grains 23 ... Are placed thereon. In this state, not all the abrasive grains 23 ... Are necessarily in contact with the lowermost layer 24, and there are also the abrasive grains 23 ... In a floating state. Next, as shown in FIG. 2B, a temporary fixing layer 25 is formed on the lowermost layer 24 by electroplating or the like to temporarily fix the abrasive grains 23 to the base metal 21 (temporary fixing step). In this state,
The temporary fixed layer 25 has abrasive grains 23a ...
, And the abrasive grains 23b, which are only partially in contact with the temporary fixed layer 25, are fixed, whereby the abrasive grains 23 ...
The amount of protrusion from the temporary fixing layer 25 is not uniform.
Then, as shown in FIG. 2 (c), among the abrasive grains 23 ...
The abrasive grains 23a ..., 23b ... Which are in contact with the temporary fixed layer 25 are left, and the other abrasive grains 23c ... which are not in contact with the temporary fixed layer 25 are removed (removal step). Then, as shown in FIG. 2D, the embedding layer 26 is formed on the temporary fixing layer 25 by, for example, electroless plating to temporarily fix the abrasive grains 23 a.
, 23b ... are embedded and JIS on the surface of the abrasive grain layer
The ten-point average roughness Rz of B0601 is set within the range of 29% to 46% of the average grain size of the abrasive grains 23 ... (Embedding step). Here, since the projection amount from the temporary fixed layer 25 of the abrasive grains 23 is not uniform, the projection amount from the embedding layer 26 is also uneven. Further, in the removing step, since the other abrasive grains 23c, which are not in contact with the temporary fixed layer 25, are removed, it is possible to previously remove the abrasive grains having an insufficient embedding amount in the embedding step.
【００１３】このように構成されるコンディショナ２０
によれば、砥粒層の表面からの砥粒２３…の突出量が不
揃いとされているので、砥粒層の表面にスラリやパッド
の切粉を排出する空間が確保されることとなり、砥粒層
の目詰まりを起こしにくくして研削性能を向上させるこ
とができる。さらに、砥粒層の表面におけるＪＩＳ Ｂ
０６０１の十点平均粗さＲｚが、砥粒２３…の平均粒
径ｄの２９％から４６％の範囲内とされているので、砥
粒層の表面にスラリやパッドの切粉を排出する空間を確
保しつつ、砥粒２３…の埋め込み量を確保して砥粒２３
…を脱落しにくくすることができる。このように、本発
明にかかるコンディショナ２０によれば、砥粒の脱落防
止と被削材の研削性能の維持とを両立させることができ
る。ここで、このコンディショナ２０において、砥粒層
の表面における十点平均粗さＲｚが砥粒２３…の平均粒
径ｄの２９％よりも小さい場合には、砥粒層が目詰まり
を起こしやすくなるのでパッド４の研削能力が低下す
る。一方で、砥粒層の表面における十点平均粗さＲｚが
砥粒２３…の平均粒径の４６％を越えると、砥粒層への
埋め込み量が不十分となる砥粒２３がででくるので、砥
粒２３の脱落が生じやすくなる。このため、砥粒層の表
面における十点平均粗さＲｚの値は、２９％から４６％
の範囲内とされる。The conditioner 20 configured as described above
According to the above, since the projection amount of the abrasive grains 23 from the surface of the abrasive grain layer is not uniform, a space for discharging the slurry and the chips of the pad is secured on the surface of the abrasive grain layer, and It is possible to improve the grinding performance by making it difficult for the grain layer to be clogged. Furthermore, JIS B on the surface of the abrasive grain layer
Since the ten-point average roughness Rz of 0601 is set within the range of 29% to 46% of the average particle diameter d of the abrasive grains 23 ..., A space for discharging the slurry and the chips of the pad on the surface of the abrasive grain layer. While ensuring the filling amount of the abrasive grains 23 ...
It is possible to make it difficult to drop off. As described above, according to the conditioner 20 of the present invention, it is possible to both prevent the abrasive grains from falling off and maintain the grinding performance of the work material. Here, in the conditioner 20, when the ten-point average roughness Rz on the surface of the abrasive grain layer is smaller than 29% of the average grain size d of the abrasive grains 23, the abrasive grain layer is likely to be clogged. Therefore, the grinding ability of the pad 4 is reduced. On the other hand, when the ten-point average roughness Rz on the surface of the abrasive grain layer exceeds 46% of the average particle diameter of the abrasive grains 23, the amount of embedding in the abrasive grain layer 23 becomes insufficient. Therefore, the abrasive grains 23 are likely to fall off. Therefore, the value of the ten-point average roughness Rz on the surface of the abrasive grain layer is 29% to 46%.
Within the range of.
【００１４】[0014]
【実施例】次に、本実施形態にかかるコンディショナ２
０を用いたパッドの研削試験について説明する。この研
削試験では、本実施形態にかかるコンディショナ２０
と、コンディショナ２０とは砥粒層の表面の十点平均粗
さＲｚの値のみが異なる比較例とを用意し、これらのコ
ンディショナを用いて図４に示すように回転テーブル３
上に貼り付けられたパッド４の研削を行い、それぞれの
研削性能の比較を行った。さらに、このパッド４の研削
と並行してウエーハの研磨も行い、ウエーハにコンディ
ショナからの脱落砥粒によるスクラッチが発生するかど
うかも観測した。EXAMPLES Next, the conditioner 2 according to the present embodiment
A pad grinding test using 0 will be described. In this grinding test, the conditioner 20 according to this embodiment is used.
And a conditioner 20 and a comparative example that differ only in the value of the ten-point average roughness Rz of the surface of the abrasive grain layer are prepared, and using these conditioners, as shown in FIG.
The pad 4 attached on the top was ground, and the respective grinding performances were compared. Further, the wafer was polished in parallel with the grinding of the pad 4, and it was also observed whether or not scratches were generated on the wafer due to the abrasive grains falling from the conditioner.
【００１５】本実施形態にかかるコンディショナ２０と
しては、十点平均粗さＲｚが砥粒の平均粒径の２９．５
％である実施例１と、４５．１％である実施例２とを用
意し、比較例としては、十点平均粗さＲｚを砥粒の平均
粒径の１９．６％とした比較例１と、５０．７％とした
比較例２とを用意した。ここで、これらのコンディショ
ナは、砥粒として平均粒径ｄが１４６μｍ（粒度＃１０
０）のものを用いている。これら実施例１、２、比較例
１、２のコンディショナの表面粗さの測定結果をそれぞ
れ図３のグラフ（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、図３にお
いて横軸は測定長さＬ、縦軸は砥粒層の表面の高さであ
り、砥粒層の表面の平均の高さはＰで示した。また、被
削材であるパッド４としては、ロデール・ニッタ社製の
ＩＣ−１０００（外径３８０ｍｍ）を用いており、パッ
ド４の研削条件は、回転テーブル３の回転数は４５ｍｉ
ｎ-1、コンディショナの回転数は５６ｍｉｎ-1、コンデ
ィショナに加える垂直方向の荷重は２４Ｎとし、パッド
４の表面には純水を１７ｍＬ／ｍｉｎで供給しながら研
削を行った。また、パッド４の研削と並行して、外径が
１５２４ｍｍのウエーハを３枚同時に研磨し、一枚目の
ウエーハは研磨を開始してから１５分後に研磨を終了さ
せ、二枚目のウエーハは研磨を開始してから３０分後に
研磨を終了させ、三枚目のウエーハは研磨を開始してか
ら４５分後に研磨を終了させ、それぞれスクラッチが生
じているかどうかを確認した。この結果を以下の表１に
示す。In the conditioner 20 according to this embodiment, the ten-point average roughness Rz is 29.5 of the average grain size of the abrasive grains.
% Of Example 1 and 45.1% of Example 2 were prepared, and as a comparative example, the ten-point average roughness Rz was set to 19.6% of the average grain size of the abrasive grains. And Comparative Example 2 with 50.7% were prepared. Here, in these conditioners, the average grain size d as abrasive grains is 146 μm (grain size # 10).
0) is used. The measurement results of the surface roughness of the conditioners of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in graphs (a) to (d) of FIG. 3, respectively. In FIG. 3, the horizontal axis represents the measurement length L, the vertical axis represents the height of the surface of the abrasive grain layer, and the average height of the surface of the abrasive grain layer is P. Further, as the pad 4 which is a work material, IC-1000 (outer diameter 380 mm) manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd. is used, and the pad 4 is ground under the following conditions: the rotation speed of the rotary table 3 is 45 mi.
Grinding was performed while supplying pure water to the surface of the pad 4 at 17 mL / min, with n −1 , the rotation speed of the conditioner being 56 min −1 , and the vertical load applied to the conditioner being 24 N. Further, in parallel with the grinding of the pad 4, three wafers having an outer diameter of 1524 mm are simultaneously polished, the first wafer is polished 15 minutes after the polishing is started, and the second wafer is polished. Polishing was finished 30 minutes after the polishing was started, and polishing was finished 45 minutes after the polishing of the third wafer was started, and it was confirmed whether or not scratches were generated. The results are shown in Table 1 below.
【００１６】[0016]
【表１】 [Table 1]
【００１７】コンディショナとして実施例１を用いた場
合には、パッド４の研削レートは１６μｍ／ｈと十分で
ある。またパッド４の表面はむしられずに良好に削り取
られており、パッド４の平坦度が確保されるとともに、
パッド４のスラリｓの保持能力を高く維持することがで
きた。同様に、実施例２を用いた場合にもパッド４の研
削レートは５２μｍ／ｈと十分であり、またパッド４の
表面はむしられずに良好に削り取られていた。このよう
に、実施例１、２によって研削されたパッド４は、平坦
度が確保されるとともにスラリｓの保持能力が高く維持
されているので、ウエーハの研磨精度及び研磨能率も高
く、ウエーハの研磨を効率的に行うことができる。ま
た、実施例１、２のいずれを用いた場合でも、パッド４
によって研磨される全てのウエーハにスクラッチは生じ
ておらず、砥粒の脱落が生じてないことがわかる。When Example 1 is used as a conditioner, the pad 4 has a sufficient grinding rate of 16 μm / h. In addition, the surface of the pad 4 is well scraped off without being peeled off, ensuring the flatness of the pad 4 and
The ability of the pad 4 to hold the slurry s could be kept high. Similarly, when Example 2 is used, the pad 4 has a sufficient grinding rate of 52 μm / h, and the surface of the pad 4 was satisfactorily scraped off without being scratched. As described above, since the flatness of the pad 4 ground by the first and second embodiments is ensured and the slurry s holding ability is maintained high, the polishing accuracy and the polishing efficiency of the wafer are also high, and the polishing of the wafer is performed. Can be done efficiently. In addition, even when either of the first and second embodiments is used, the pad 4
It can be seen that scratches did not occur on all the wafers polished by, and the abrasive grains did not fall off.
【００１８】これに対し、比較例１を用いた場合には、
パッド４の研削レートは１０μｍ／ｈと低く、またパッ
ド４の表面がむしられるように削り取られておりパッド
４の表面状態はよくなかった。このため、このパッド４
によって研磨されるウエーハの研磨精度及び研磨能率は
低く、ウエーハの研磨に時間がかかり、生産性が低い。
ただし、比較例１によって研削したパッド４によって研
磨される全てのウエーハにスクラッチは生じておらず、
砥粒の脱落が生じてないことがわかる。このことから、
砥粒層の表面の十点平均粗さＲｚが砥粒…の平均粒径の
２９％よりも小さいコンディショナでは、砥粒の脱落は
防止することができるものの、パッド４の研削能力が低
く、良好なコンディショニングを行うことができないこ
とがわかる。On the other hand, when Comparative Example 1 is used,
The grinding rate of the pad 4 was as low as 10 μm / h, and the surface of the pad 4 was scraped off so that the surface of the pad 4 was not good. Therefore, this pad 4
The polishing accuracy and the polishing efficiency of the wafer to be polished by are low, it takes a long time to polish the wafer, and the productivity is low.
However, scratches were not generated on all the wafers polished by the pad 4 ground in Comparative Example 1,
It can be seen that the abrasive grains did not fall off. From this,
With a conditioner in which the ten-point average roughness Rz of the surface of the abrasive grain layer is smaller than 29% of the average particle diameter of the abrasive grains, the abrasive grains can be prevented from falling off, but the grinding ability of the pad 4 is low, It can be seen that good conditioning cannot be performed.
【００１９】一方、比較例２を用いた場合には、パッド
４の表面はむしられずに良好に削り取られており、その
研削レートも８０μｍ／ｈと高かったが、砥粒層から砥
粒２３の脱落が生じてしまい、このパッド４によって研
磨されるウエーハの表面には、脱落した砥粒２３による
スクラッチが発生していた。このことから、砥粒層の表
面の十点平均粗さＲｚが砥粒…の平均粒径の４６％より
も大きいコンディショナでは、パッド４の研削能力は高
いものの、砥粒の脱落が生じやすく、このパッド４を用
いて研磨したウエーハにスクラッチが生じる恐れがある
ことがわかる。ここで、スクラッチの本数は、研磨時間
の短いウエーハでは多く、研磨時間の長いウエーハには
少なかった。このことから、コンディショナからの砥粒
の脱落はパッド４の研削開始から比較的早い段階で生じ
ており、時間がたつにつれてパッド４上に供給される純
水やスラリーｓによって脱落砥粒が押し流されて次第に
パッド４上から除去され、ウエーハの研磨が進行するこ
とでスクラッチ跡が削り取られているものと考えられ
る。On the other hand, when Comparative Example 2 was used, the surface of the pad 4 was scraped off well without being peeled off, and its grinding rate was as high as 80 μm / h. And the scratches caused by the dropped abrasive grains 23 were generated on the surface of the wafer polished by the pad 4. From this, in the conditioner in which the ten-point average roughness Rz of the surface of the abrasive grain layer is larger than 46% of the average particle diameter of the abrasive grains, the pad 4 has a high grinding ability, but the abrasive grains are likely to fall off. It is understood that the wafer polished by using the pad 4 may have scratches. Here, the number of scratches was large for the wafers having a short polishing time and small for the wafers having a long polishing time. As a result, the abrasive grains fall off from the conditioner at a relatively early stage after the start of the grinding of the pad 4, and the lost abrasive grains are washed away by the pure water or the slurry s supplied onto the pad 4 over time. It is considered that the scratches are scraped off as the wafer is gradually removed from the pad 4 and the polishing of the wafer progresses.
【００２０】ここで、上記実施の形態では、本発明の単
層砥石をＣＭＰ装置に用いるコンディショナに採用した
例を示したが、これ以外にも研磨研削装置に採用できる
ことはいうまでもない。Here, in the above-described embodiment, the example in which the single-layer grindstone of the present invention is used in the conditioner used in the CMP apparatus has been shown, but it goes without saying that it can be applied to the polishing and grinding apparatus as well.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る単層砥
石では、砥粒層の表面におけるＪＩＳＢ ０６０１の十
点平均粗さＲｚが、砥粒の平均粒径の２９％から４６％
の範囲内とされているので、砥粒層の表面にスラリや被
削材の切粉を排出する空間を確保して砥粒層の目詰まり
を起こしにくくしつつ、砥粒の埋め込み量を確保して砥
粒を脱落しにくくすることができる。このように、本発
明にかかる単層砥石によれば、砥粒の脱落防止とパッド
の研磨性能の維持を両立させることができる。As described above, in the single-layer grindstone according to the present invention, the ten-point average roughness Rz of JIS B 0601 on the surface of the abrasive grain layer is 29% to 46% of the average grain size of the abrasive grains.
Since it is within the range, it is possible to secure a space for discharging slurry and chips of the work material on the surface of the abrasive grain layer to prevent clogging of the abrasive grain layer and secure the embedding amount of abrasive grains. It is possible to make it difficult for the abrasive grains to fall off. As described above, according to the single-layer grindstone according to the present invention, it is possible to prevent the abrasive grains from falling off and maintain the polishing performance of the pad.
【００２２】また、本発明にかかる単層砥石の製造方法
では、仮固定工程において、基体の表面に仮固定層に接
している砥粒を仮固定するので、仮固定層への埋め込み
量の大きい砥粒に加えて、仮固定層に一部のみ埋め込ま
れている砥粒も基体に仮固定されることとなり、仮固定
された砥粒を埋め込み層に埋め込んだ際に、埋め込み層
の表面からの砥粒の突出量が不揃いとなる。これによ
り、砥粒層の表面にスラリや被削材の切粉を排出する空
間が確保されることとなり、砥粒層の目詰まりを起こし
にくくして研削性能を向上させることができる。さら
に、そして、埋め込み工程において、埋め込み層の表面
における十点平均粗さＲｚが砥粒の平均粒径の２９％か
ら４６％の範囲内とされるので、本発明にかかる単層砥
石を製造することができる。さらに、除去工程におい
て、仮固定層に接しておらず脱落の恐れのある砥粒が除
去されるので、単層砥石からの砥粒の脱落を防止するこ
とができる。Further, in the method for manufacturing a single-layer grindstone according to the present invention, since the abrasive grains in contact with the temporary fixing layer are temporarily fixed on the surface of the base in the temporary fixing step, the amount of embedding in the temporary fixing layer is large. In addition to the abrasive grains, the abrasive grains that are only partially embedded in the temporary fixing layer are also temporarily fixed to the base, and when the temporarily fixed abrasive grains are embedded in the embedded layer, the The protrusion amount of the abrasive grains becomes uneven. As a result, a space for discharging the slurry and the chips of the work material is secured on the surface of the abrasive grain layer, so that the abrasive grain layer is less likely to be clogged and the grinding performance can be improved. Further, in the embedding step, the ten-point average roughness Rz on the surface of the embedding layer is set within the range of 29% to 46% of the average particle diameter of the abrasive grains, so that the single-layer grindstone according to the present invention is manufactured. be able to. Furthermore, in the removing step, since the abrasive grains that are not in contact with the temporary fixed layer and may fall off are removed, it is possible to prevent the abrasive grains from falling off from the single-layer grindstone.
【図１】 本発明の一実施の形態にかかるコンディショ
ナの部分縦断面図である。FIG. 1 is a partial vertical cross-sectional view of a conditioner according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本実施形態にかかるコンディショナの製造工
程を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the conditioner according to the present embodiment.
【図３】 実施例及び比較例のコンディショナの表面粗
さの測定結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing measurement results of surface roughness of conditioners of Examples and Comparative Examples.
【図４】 従来のＣＭＰ装置の要部斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a main part of a conventional CMP apparatus.
２０ コンディショナ（単層砥石） ２１ 台金（基
体）
２２ 金属結合相 ２３ 砥粒
２５ 仮固定層 ２６ 埋め込み
層20 Conditioner (single-layer grindstone) 21 Base metal (base) 22 Metal bond phase 23 Abrasive grains 25 Temporary fixing layer 26 Embedded layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｍ // Ｂ２４Ｂ 37/00 Ｂ２４Ｂ 37/00 Ａ (72)発明者 畑 花子 福島県いわき市泉町黒須野字江越246−１ 三菱マテリアル株式会社いわき製作所内 Ｆターム(参考） 3C047 EE11 EE19 3C058 AA07 AA19 CA01 CB02 CB05 3C063 AA02 BA02 BB02 BB24 BC02 BG07 CC14 EE26 FF22 FF23 FF30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/304 622 H01L 21/304 622M // B24B 37/00 B24B 37/00 A (72) Inventor field Hanako 24-1, Ekoshi, Kurosuno, Izumi-machi, Iwaki-shi, Fukushima Mitsubishi Materials Corporation Iwaki Factory F-term (reference) 3C047 EE11 EE19 3C058 AA07 AA19 CA01 CB02 CB05 3C063 AA02 BA02 BB02 BB24 BC02 BG07 CC14 EE26 FF22 FF23 FF23
Claims (2)
粒層を有する単層砥石において、前記砥粒層の表面にお
けるＪＩＳ Ｂ ０６０１の十点平均粗さＲｚが、前記
砥粒の平均粒径の２９％から４６％の範囲内とされてい
ることを特徴とする単層砥石。1. In a single-layer grindstone having an abrasive grain layer in which a plurality of abrasive grains are fixed by a metal binding phase, the ten-point average roughness Rz of JIS B 0601 on the surface of the abrasive grain layer is A single-layer grindstone characterized by being in the range of 29% to 46% of the average particle size.
形成して該仮固定層によって複数の砥粒を前記基体に仮
固定する仮固定工程と、 前記砥粒のうち、前記仮固定層に接している砥粒を残し
て他の砥粒を除去する除去工程と、 前記仮固定層上にめっきによって埋め込み層を形成して
前記仮固定された砥粒を埋め込み、前記埋め込み層の表
面におけるＪＩＳ Ｂ ０６０１の十点平均粗さＲｚを
前記砥粒の平均粒径の２９％から４６％の範囲内とする
埋め込み工程とを有することを特徴とする単層砥石の製
造方法。2. A temporary fixing step of forming a temporary fixing layer on the surface of a substrate by plating and temporarily fixing a plurality of abrasive grains to the substrate by the temporary fixing layer; A removing step of removing the other abrasive particles while leaving the abrasive particles in contact with each other; a buried layer is formed on the temporary fixing layer by plating to embed the temporarily fixed abrasive particles; A method of manufacturing a single-layer grindstone, which comprises a step of embedding the 10-point average roughness Rz of B0601 within a range of 29% to 46% of the average particle diameter of the abrasive grains.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1588803A1 (en) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | JSR Corporation | Chemical mechanical polishing pad, manufacturing process thereof and chemical mechanical polishing method |
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| JP2013544664A (en) * | 2010-12-13 | 2013-12-19 | サン−ゴバン アブラジフ | Chemical mechanical planarization (CMP) pad conditioner and method of forming the same |
-
2001
- 2001-08-02 JP JP2001234676A patent/JP2003039329A/en active Pending
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