JP2010052080A

JP2010052080A - Cmp conditioner

Info

Publication number: JP2010052080A
Application number: JP2008218376A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 高志木村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a wafer polishing rate in a CMP apparatus by improving the cutting performance of diamond abrasive grains fixed on a conditioning face to efficiently condition a pad surface. <P>SOLUTION: In a CMP conditioner, the diamond abrasive grains 6 are fixed on the conditioning face 2, which faces and contacts the polishing pad of the CMP apparatus with a metal plated phase 7. The diamond abrasive grains 6 are formed in a substantially octahedral shape. Out of ä111} crystal faces facing the polishing pad among crystal faces of the diamond abrasive grain 6, a crystal face forming the largest angle θ with respect to a reference line L perpendicular to a surface of the metal plated phase 7 is regarded as a ä111} crystal face 6a. A ratio of the diamond abrasive grains having the crystal face with the angle θ falling within a range of satisfying 35°<θ<70° is not smaller than 90%. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の研磨を行うＣＭＰ（化学機械的研磨）装置の研磨パッドのコンディショニングに用いられるＣＭＰコンディショナ
に関するものである。 The present invention relates to a CMP conditioner used for conditioning a polishing pad of a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus for polishing a semiconductor wafer or the like.

このようなＣＭＰコンディショナとしては、例えば特許文献１に、ダイヤモンド砥粒として結晶構造が切頭八面体を基本とした砥粒と六・八面体を基本とした砥粒とを使用し、台金に固着させた砥粒の先端面が｛１００｝面であり、この｛１００｝面が台金の基準面と平行に固着されている砥粒の割合が全固着砥粒の５０％以上であり、切頭八面体を基本とした砥粒と六・八面体を基本とした砥粒の混合比が３０／７０〜７０／３０であるものが提案されている。 As such a CMP conditioner, for example, Patent Literature 1 uses, as diamond abrasive grains, abrasive grains whose crystal structure is based on a truncated octahedron and abrasive grains based on a hexahedron. The tip surface of the abrasive grains fixed to the {100} plane is the {100} plane, and the ratio of the abrasive grains fixed in parallel to the reference plane of the base metal is 50% or more of the total fixed abrasive grains. In addition, there has been proposed a mixing ratio of 30/70 to 70/30 of abrasive grains based on truncated octahedrons and abrasive grains based on hexahedrons.

また、本発明の発明者等も、特許文献２において、ＣＭＰ装置の研磨パッドと対向して接触するコンディショニング面にダイヤモンド砥粒が固着されたＣＭＰコンディショナであって、上記ダイヤモンド砥粒は、その結晶面のうち１１１面が上記コンディショニング面と略平行とされて該コンディショニング面が対向する方向に向けられるように固着されたものを提案している。 Further, the inventors of the present invention also disclosed in Patent Document 2 a CMP conditioner in which diamond abrasive grains are fixed to a conditioning surface that is in contact with a polishing pad of a CMP apparatus. It has been proposed that 111 of the crystal planes are substantially parallel to the conditioning surface and fixed so that the conditioning surface faces in the opposite direction.

さらに、特許文献３には、基板表面に単層の超砥粒を固着したＣＭＰコンディショナにおいて、超砥粒が四面体または八面体の形状を有する超砥粒を合計量として３重量％以上含有するものが提案されている。
特許第３７９７９４８号公報特開２００６−１１６６９２号公報特開２００２−１２７０１１号公報 Further, in Patent Document 3, in a CMP conditioner in which a single layer of superabrasive grains is fixed to the substrate surface, the superabrasive grains contain 3 wt% or more of superabrasive grains having a tetrahedral or octahedral shape as a total amount. What to do has been proposed.
Japanese Patent No. 3797948 JP 2006-116692 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-127011

しかしながら、このうちまず特許文献３のように四面体や八面体、特に概略正八面体の砥粒を多く用いたとしても、その向きがランダムに固着されていたのでは、所望の性能をＣＭＰコンディショナに与えることはできない。その一方で、特許文献１、２に記載のように特定の結晶面が台金の基準面やコンディショニング面に平行となるようにダイヤモンド砥粒が固着されたものでは、研磨パッドに切り込まれるのが主としてこの特定の結晶面とその周囲の結晶面との鈍角をなす交差稜線部となるため、ダイヤモンド砥粒の磨耗を抑えてＣＭＰコンディショナ寿命の延長を図ることはできるものの、砥粒の切れ味は鈍くなってしまうので研磨パッドを効率よくコンディショニングすることができず、これに伴いＣＭＰ装置における半導体ウェーハ等の研磨レートの向上を図ることも困難となるおそれがある。 However, among these, even if many tetrahedrons and octahedrons, particularly roughly regular octahedrons, are used as described in Patent Document 3, the desired performance can be achieved with a CMP conditioner if the orientation is fixed randomly. Can not give to. On the other hand, as described in Patent Documents 1 and 2, in which diamond abrasive grains are fixed so that a specific crystal plane is parallel to the reference surface or conditioning surface of the base metal, the diamond abrasive is cut into the polishing pad. However, it is possible to extend the service life of the CMP conditioner by suppressing the wear of the diamond abrasive grains, but the sharpness of the abrasive grains. Therefore, the polishing pad cannot be efficiently conditioned, and accordingly, it may be difficult to improve the polishing rate of the semiconductor wafer or the like in the CMP apparatus.

本発明は、このような背景の下になされたもので、コンディショニング面に固着されたダイヤモンド砥粒の切れ味を鋭くして効率よく研磨パッドをコンディショニングし、ＣＭＰ装置におけるウェーハ研磨レートの向上を図ることが可能なＣＭＰコンディショナを提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background, and sharpens the sharpness of diamond abrasive grains fixed to the conditioning surface to efficiently condition the polishing pad, thereby improving the wafer polishing rate in the CMP apparatus. An object of the present invention is to provide a CMP conditioner capable of satisfying the requirements.

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、ＣＭＰ装置の研磨パッドと対向して接触するコンディショニング面にダイヤモンド砥粒が金属めっき相によって固着されたＣＭＰコンディショナであって、上記ダイヤモンド砥粒は、概略八面体形状をなしていて、その結晶面のうち上記研磨パッドと対向する側を向く｛１１１｝結晶面のなかで、上記金属めっき相の表面に垂直な基準線に対して最も大きな角度θをなす｛１１１｝結晶面の該角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒の割合が、９０％以上であることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, the present invention provides a CMP conditioner in which diamond abrasive grains are fixed by a metal plating phase on a conditioning surface that is in contact with a polishing pad of a CMP apparatus. The diamond abrasive grains have an approximately octahedral shape and are perpendicular to the surface of the metal plating phase in the {111} crystal planes facing the side facing the polishing pad among the crystal planes. The ratio of diamond abrasive grains in which the angle θ of the {111} crystal plane forming the largest angle θ with respect to the reference line is in the range of 35 ° <θ <70 ° is 90% or more. .

このような構成のＣＭＰコンディショナにおいては、金属めっき相に固着された概略八面体形状をなすダイヤモンド砥粒のうちの９０％以上が、その該金属めっき相から突出して研磨パッドと対向する側を向く｛１１１｝結晶面のうちこの金属めっき相の表面に垂直な当該コンディショナの基準線に対して最も大きな角度θなす｛１１１｝結晶面の該角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内とされているため、これらのダイヤモンド砥粒ではこの｛１１１｝結晶面や、砥粒が切頭八面体や六・八面体であるときの｛１００｝結晶面が金属めっき相表面と平行となることがない。 In the CMP conditioner having such a configuration, 90% or more of the diamond grains having a substantially octahedral shape fixed to the metal plating phase protrude from the metal plating phase and face the polishing pad. The angle [theta] of the {111} crystal plane that is the largest angle [theta] with respect to the reference line of the conditioner perpendicular to the surface of the metal plating phase among the {111} crystal planes facing is in the range of 35 [deg.] <[Theta] <70 [deg.]. Therefore, in these diamond abrasive grains, the {111} crystal plane and the {100} crystal plane when the abrasive grains are truncated octahedron or hexahedron are parallel to the surface of the metal plating phase. Never become.

そして、このような角度θで上記｛１１１｝結晶面が傾斜させられたダイヤモンド砥粒では、金属めっき相から突出して研磨パッドと対向する側を向く結晶面のうちこの｛１１１｝結晶面の反対側に位置する結晶面が金属めっき相表面側に傾いて、この結晶面と隣接する結晶面との交差稜線部がの上記基準線に対する角度が小さくなり、いわゆるエッジが起った状態となる。従って、このような結晶面の交差稜線部が研磨パッドに切り込まれるときには、その切れ味を鋭くすることができて研磨パッドを効率よくコンディショニングでき、これに伴いＣＭＰ装置におけるウェーハ研磨レートも向上させることができる。 Then, in the diamond abrasive grains whose {111} crystal plane is inclined at such an angle θ, the crystal plane is the opposite of the {111} crystal plane out of the crystal plane that protrudes from the metal plating phase and faces the polishing pad. The crystal plane located on the side is inclined to the metal plating phase surface side, and the angle of the cross ridge line portion between this crystal plane and the adjacent crystal plane becomes small with respect to the reference line, so that a so-called edge occurs. Therefore, when such a crossed ridge portion of the crystal plane is cut into the polishing pad, the sharpness can be sharpened, the polishing pad can be conditioned efficiently, and the wafer polishing rate in the CMP apparatus can be improved accordingly. Can do.

ここで、上記角度θを３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒の割合が９０％以上であるか否かは、例えば公知のＥＢＳＤ（Electron Back Scatter Diffraction Patterns）法によって測定することができ、このようなダイヤモンド砥粒の割合が９０％よりも少ないと、上述のような効果が十分に得られないおそれがある。すなわち、角度θが３５°以下のダイヤモンド砥粒や７０°以上のダイヤモンド砥粒の占める割合が多いと、これらのダイヤモンド砥粒では研磨パッドに切り込まれる結晶面の上記交差稜線部の傾斜が従来と同様に緩やかになるため、ＣＭＰコンディショナ全体として鋭い切れ味を得ることができない。 Here, whether or not the ratio of the diamond abrasive grains in which the angle θ is in the range of 35 ° <θ <70 ° is 90% or more is measured by, for example, a known EBSD (Electron Back Scatter Diffraction Patterns) method. If the ratio of such diamond abrasive grains is less than 90%, the above effects may not be sufficiently obtained. That is, when the ratio of the diamond abrasive grains having an angle θ of 35 ° or less and the diamond abrasive grains having a angle of 70 ° or more is large, the inclination of the intersecting ridge line portion of the crystal plane cut into the polishing pad in these diamond abrasive grains is conventional. Therefore, the sharpness of the CMP conditioner as a whole cannot be obtained.

なお、このような効果を一層確実に奏功するには、上記コンディショニング面に金属めっき相によって固着されたダイヤモンド砥粒は、その結晶面のうち上記研磨パッドと対向する側を向く｛１１１｝結晶面のなかで、上記金属めっき相の表面に垂直な基準線に対して最も大きな角度θをなす｛１１１｝結晶面の該角度θが４０°＜θ＜５０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒の割合が、９０％以上であることがより望ましい。 In order to achieve such an effect more surely, the diamond abrasive grains fixed to the conditioning surface by the metal plating phase are {111} crystal planes facing the side of the crystal surface facing the polishing pad. Among the diamond abrasive grains, the angle θ of the {111} crystal plane forming the largest angle θ with respect to a reference line perpendicular to the surface of the metal plating phase is in the range of 40 ° <θ <50 °. The ratio is more preferably 90% or more.

以上説明したように、本発明によれば、ＣＭＰコンディショナに固着されたダイヤモンド砥粒に鋭い切れ味を与えて効率的な研磨パッドのコンディショニングを図ることができ、これによりＣＭＰ装置において研磨パッドを常に研磨に良好な状態に維持してウェーハ研磨レートを向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the diamond abrasive grains fixed to the CMP conditioner can be sharply sharpened so that efficient polishing pad conditioning can be achieved. It is possible to improve the wafer polishing rate while maintaining a good state for polishing.

図１ないし図３は、本発明のＣＭＰコンディショナの一実施形態を示すものである。本実施形態では、ステンレス等の金属材料よりなる軸線Ｏを中心とした略円板状の台金１において、その軸線Ｏに垂直な一方の円形面がコンディショニング面２とされて、このコンディショニング面２に砥粒層３が形成されている。このようなＣＭＰコンディショナは、このコンディショニング面２をＣＭＰ装置の研磨パッド表面に平行に対向させて接触させられ、該研磨パッドの回転軸線から離れた位置で上記軸線Ｏ回りに回転されつつ、台金１自体もパッド表面の内外周に揺動させられたりして、上記研磨パッドのコンディショニングに用いられる。 1 to 3 show an embodiment of a CMP conditioner according to the present invention. In the present embodiment, in the substantially disk-shaped base metal 1 centering on the axis O made of a metal material such as stainless steel, one circular surface perpendicular to the axis O is defined as the conditioning surface 2. An abrasive layer 3 is formed on the surface. In such a CMP conditioner, the conditioning surface 2 is brought into contact with and parallel to the polishing pad surface of the CMP apparatus, and is rotated around the axis O at a position away from the rotation axis of the polishing pad. The gold 1 itself is also swung around the inner and outer circumferences of the pad surface and used for conditioning the polishing pad.

ここで、本実施形態においては、上記コンディショニング面２の外周側に、該コンディショニング面２と平行な円環状の端面４ｆを有して上記軸線Ｏを中心とした一定幅の環状に突出するリング部４が形成されるとともに、このリング部４の内周側には、やはりコンディショニング面２と平行でリング部４と等しい突出高さの円形の端面５ｆを有する略円柱状の複数の突起５が間隔をあけて形成されており、これらのリング部４と突起５とに上記砥粒層３が形成されている。 Here, in the present embodiment, a ring portion having an annular end surface 4f parallel to the conditioning surface 2 on the outer peripheral side of the conditioning surface 2 and projecting in an annular shape with a constant width around the axis O. 4 is formed, and a plurality of substantially cylindrical projections 5 having a circular end surface 5f that is parallel to the conditioning surface 2 and has a protruding height equal to that of the ring portion 4 are spaced on the inner peripheral side of the ring portion 4. The abrasive grain layer 3 is formed on the ring portion 4 and the protrusion 5.

なお、これら複数の突起５は、図１に示すようにリング部４内周のうちでも外周側の部分のみに、軸線Ｏを中心とした複数（図１では３つ）の同心円をなすようにして、各円ごとに等間隔に、かつ隣接する円同士では千鳥状となるように配設されている。また、リング部４の上記端面４ｆよりも外周側は、外周側に向かうに従い漸次後退するテーパ面４ｔとされて、このテーパ面４ｔは軸線Ｏを中心とする円形の稜線を介して上記端面４ｆと鈍角に交差させられており、このテーパ面４ｔ上にも砥粒層３が形成されている一方、リング部４の端面４ｆの内周側はコンディショニング面２に垂直に屹立する軸線Ｏを中心とした円筒面状とされている。 As shown in FIG. 1, the plurality of protrusions 5 form a plurality (three in FIG. 1) of concentric circles with the axis O as the center only in the inner periphery of the ring portion 4. The circles are arranged at equal intervals for each circle, and adjacent circles are arranged in a staggered pattern. The outer peripheral side of the end surface 4f of the ring portion 4 is a tapered surface 4t that gradually recedes toward the outer peripheral side. The tapered surface 4t is connected to the end surface 4f via a circular ridge line centered on the axis O. The abrasive grain layer 3 is also formed on the tapered surface 4t, while the inner peripheral side of the end face 4f of the ring portion 4 is centered on an axis O that stands upright to the conditioning surface 2 It is made the cylindrical surface shape.

さらに、上記砥粒層３は、図２に示すように複数（多数）のダイヤモンド砥粒６をＮｉめっき等の金属めっき相７に分散することによってコンディショニング面２の上記リング部４および突起５の表面に単層に固着したものであり、これらのダイヤモンド砥粒６は、図３に示すように概略八面体（正八面体）形状をなしていて、すなわちその八面を構成する｛１１１｝結晶面６ａを有しており、この｛１１１｝結晶面６ａを上記研磨パッドと対向するように金属めっき相７から突出させて固着されている。ただし、このダイヤモンド砥粒６は厳密に正八面体形状でなくともよく、図３に示したように八面のうち四面が交差する交点部分に｛１００｝結晶面６ｂが配置された切頭八面体や六・八面体であってもよい。 Further, as shown in FIG. 2, the abrasive grain layer 3 is formed by dispersing a plurality (large number) of diamond abrasive grains 6 in a metal plating phase 7 such as Ni plating to form the ring portion 4 and the protrusion 5 on the conditioning surface 2. These diamond abrasive grains 6 are fixed in a single layer on the surface, and these diamond abrasive grains 6 have a substantially octahedral (regular octahedral) shape as shown in FIG. 3, that is, {111} crystal planes constituting the octahedron 6a, and this {111} crystal face 6a protrudes from the metal plating phase 7 and is fixed so as to face the polishing pad. However, this diamond abrasive grain 6 does not have to be strictly an octahedral shape, and a truncated octahedron in which {100} crystal planes 6b are arranged at intersections where four of the eight faces intersect as shown in FIG. Or may be a hexahedron.

そして、このようなダイヤモンド砥粒６は、コンディショニング面２の全体に固着されたもののうちの９０％以上が、その結晶面のうち研磨パッドと対向する側を向ように金属めっき相７から突出した上記｛１１１｝結晶面６ａが、金属めっき相７の表面に垂直な基準線Ｌに対して３５°＜θ＜７０°の範囲内の角度θをなすように固着されている。すなわち、この基準線Ｌに対して最も大きな角度をなす｛１１１｝結晶面６ａの該角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６の割合が、固着されたダイヤモンド砥粒６全体の９０％以上となるようにされている。なお、本実施形態では金属めっき相７は、その表面が台金１の軸線Ｏに略垂直となるように均一な厚さに形成され、従って基準線Ｌは上記軸線Ｏと平行とされる。 In such diamond abrasive grains 6, 90% or more of the diamond abrasive grains 6 fixed to the entire conditioning surface 2 protrude from the metal plating phase 7 so as to face the side of the crystal surface facing the polishing pad. The {111} crystal plane 6a is fixed so as to form an angle θ within a range of 35 ° <θ <70 ° with respect to a reference line L perpendicular to the surface of the metal plating phase 7. That is, the ratio of the diamond abrasive grains 6 in which the angle θ of the {111} crystal plane 6a forming the largest angle with respect to the reference line L is in the range of 35 ° <θ <70 ° is fixed to the diamond abrasive. It is made to become 90% or more of the whole grain 6. In this embodiment, the metal plating phase 7 is formed to have a uniform thickness so that the surface thereof is substantially perpendicular to the axis O of the base metal 1, and therefore the reference line L is parallel to the axis O.

このようなＣＭＰコンディショナにおいて、こうして金属めっき相７から突出した｛１１１｝結晶面６ａの基準線Ｌに対する角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６では、この｛１１１｝結晶面６ａが基準線Ｌに垂直になったり、あるいは図２の右側に示されたダイヤモンド砥粒６のように上記｛１００｝結晶面６ｂが基準線Ｌに垂直すなわち金属めっき相７の表面に平行となることがなくなり、図２の中央や左側に示されたダイヤモンド砥粒６のように、この角度θをなす｛１１１｝結晶面６ａとは反対側の金属めっき相７から突出した結晶面６ｃが、金属めっき相７の表面側に傾いて、この結晶面６ｃとこれに隣接する結晶面６ｄとの交差稜線部の基準線Ｌに対する角度αが小さくなる。 In such a CMP conditioner, in the diamond abrasive grains 6 in which the angle θ with respect to the reference line L of the {111} crystal plane 6a protruding from the metal plating phase 7 is in the range of 35 ° <θ <70 °, this { 111} crystal face 6a is perpendicular to the reference line L, or the above-mentioned {100} crystal face 6b is perpendicular to the reference line L, ie, the metal plating phase 7 like the diamond abrasive grain 6 shown on the right side of FIG. It is no longer parallel to the surface, and protrudes from the metal plating phase 7 on the side opposite to the {111} crystal plane 6a forming this angle θ, as in the diamond abrasive grain 6 shown in the center or left side of FIG. The crystal face 6c is inclined to the surface side of the metal plating phase 7, and the angle α with respect to the reference line L of the intersecting ridge line portion between the crystal face 6c and the crystal face 6d adjacent thereto is reduced.

従って、当該ＣＭＰコンディショナの軸線Ｏ回りの回転やＣＭＰ装置の研磨パッドの回転により上記交差稜線部が切刃として研磨パッドに切り込まれる際には、こうして基準線Ｌに対する角度αが小さくなることによって該ダイヤモンド砥粒６による切れ味が鋭くなり、研磨パッドを効率よく切り込んでコンディショニングすることができる。このため、半導体ウェーハ等の研磨によって目潰れなどが生じた研磨パッド表面を適度に荒らすように除去して、研磨の際のスラリーを保持するとともに研磨屑を収容する気孔をこの研磨パッド表面に効果的に形成し、これにより研磨されるウェーハ等の研磨レートの向上を図ることが可能となる。 Therefore, when the intersecting ridge portion is cut into the polishing pad as a cutting blade by the rotation of the CMP conditioner about the axis O or the rotation of the polishing pad of the CMP apparatus, the angle α with respect to the reference line L is thus reduced. As a result, the sharpness of the diamond abrasive grains 6 becomes sharp, and the polishing pad can be efficiently cut and conditioned. For this reason, the polishing pad surface that has been clogged due to polishing of a semiconductor wafer or the like is removed so as to be moderately roughened, and pores that hold slurry during polishing and contain polishing debris are effective on this polishing pad surface Thus, it is possible to improve the polishing rate of the wafer to be polished.

また、上記角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６の割合が９０％以上であるか否かは、公知のＥＢＳＤ（Electron Back Scatter Diffraction Patterns）法によって測定することができる。さらに、このように３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６の割合が９０％以上となるようにダイヤモンド砥粒６を固着するには、例えばダイヤモンド砥粒６を１つ１つハンドセットにより、その｛１１１｝結晶面６ａの向きを基準線Ｌに対して上述のような角度θとなるように揃えてコンディショニング面２上に配列、仮固定した後、金属めっき相７を析出させて固着するようにすればよい。 Further, whether or not the ratio of the diamond abrasive grains 6 in which the angle θ is in the range of 35 ° <θ <70 ° is 90% or more is measured by a known EBSD (Electron Back Scatter Diffraction Patterns) method. Can do. Further, in order to fix the diamond abrasive grains 6 so that the ratio of the diamond abrasive grains 6 within the range of 35 ° <θ <70 ° is 90% or more, for example, the diamond abrasive grains 6 are individually one by one. Using the two handsets, the orientation of the {111} crystal plane 6a is aligned with the angle θ as described above with respect to the reference line L, arranged on the conditioning surface 2 and temporarily fixed, and then the metal plating phase 7 is deposited. It is sufficient to fix them.

ここで、上述のように角度αが小さくされて研磨パッドに鋭く切り込まれるダイヤモンド砥粒６の数は、ＣＭＰコンディショナと研磨パッドとの相対的な回転方向の変化によって変わるため、角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６の割合が９０％よりも少なくなると、上述の効果が十分に奏功されなくなるおそれが生じる。このような効果を一層確実に奏功するには、角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６の割合は９５％以上であるのが、より望ましい。 Here, as described above, the number of diamond abrasive grains 6 that are sharply cut into the polishing pad by reducing the angle α varies depending on the relative rotation direction of the CMP conditioner and the polishing pad. When the proportion of the diamond abrasive grains 6 within the range of 35 ° <θ <70 ° is less than 90%, the above effect may not be sufficiently achieved. In order to achieve such an effect more reliably, the ratio of the diamond abrasive grains 6 having an angle θ in the range of 35 ° <θ <70 ° is more preferably 95% or more.

また、上記角度θが３５°以下となると、この角度θをなす｛１１１｝結晶面６ａと、これとは反対側に位置する結晶面６ｃやこれと隣接する結晶面６ｄの基準線Ｌに対する角度とが変わらなくなり、上述の効果を奏することができない。その一方で、角度θが７０°以上となると、上記｛１１１｝結晶面６ａの反対側に位置する結晶面６ｃが金属めっき相７の表面に対して垂直に近くなりすぎて、この結晶面６ｃが研磨パッドに切り込まれた際の抵抗が大きくなり過ぎ、当該ダイヤモンド砥粒６の磨耗が顕著となるが、３５°＜θ＜７０°の範囲内であれば、磨耗を抑えつつ鋭い切れ味を確保することができる。なお、このような効果を一層確実に奏功するには、角度θが４０°＜θ＜５０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６の割合が９０％以上であることがより望ましい。 When the angle θ is 35 ° or less, the angle with respect to the reference line L of the {111} crystal plane 6a forming the angle θ and the crystal plane 6c located on the opposite side or the crystal plane 6d adjacent thereto. Cannot be changed and the above-mentioned effects cannot be achieved. On the other hand, when the angle θ is 70 ° or more, the crystal face 6c located on the opposite side of the {111} crystal face 6a becomes too close to the surface of the metal plating phase 7, and this crystal face 6c. Is excessively increased and the wear of the diamond abrasive grains 6 becomes remarkable, but if it is within the range of 35 ° <θ <70 °, the sharpness is reduced while suppressing wear. Can be secured. In order to achieve such an effect more reliably, it is more desirable that the proportion of diamond abrasive grains 6 having an angle θ in the range of 40 ° <θ <50 ° is 90% or more.

次に、上記実施形態に基づいた本発明の実施例を挙げてその効果を実証する。本実施例においては、まず、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）をエッチングおよび旋盤加工することにより、外径１０８ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍの台金１を作製するとともに、そのコンディショニング面２にリング部４と突起５とを形成した。なお、このリング部４の内径は９０ｍｍ、端面４ｆの外径は９４ｍｍ、テーパ面４ｔも含めたリング部４の外径は９７ｍｍ、コンディショニング面２の底面２ｆからのリング部４、突起５の突出高さ（上記端面４ｆ，５ｆの高さ）は０．３ｍｍ、突起５の外径は２ｍｍで、内径６７ｍｍ、外径８５ｍｍの軸線Ｏを中心とした円環面の範囲に、軸線Ｏを中心として略等間隔をあけた同心円上に図１に示す通りに配列されている。 Next, an example of the present invention based on the above embodiment will be given to demonstrate the effect. In this embodiment, first, a base metal 1 having an outer diameter of 108 mm and a thickness of 6.35 mm is manufactured by etching and lathe processing of stainless steel (SUS304), and a ring portion 4 and a protrusion are formed on the conditioning surface 2. 5 and formed. The inner diameter of the ring portion 4 is 90 mm, the outer diameter of the end surface 4 f is 94 mm, the outer diameter of the ring portion 4 including the tapered surface 4 t is 97 mm, and the ring portion 4 and the protrusion 5 protrude from the bottom surface 2 f of the conditioning surface 2. The height (height of the end faces 4f and 5f) is 0.3 mm, the outer diameter of the protrusion 5 is 2 mm, and the axis O is centered in the range of the annular surface centering on the axis O having an inner diameter of 67 mm and an outer diameter of 85 mm. Are arranged as shown in FIG. 1 on concentric circles spaced at substantially equal intervals.

次に、このようなコンディショニング面２の砥粒層３を形成する部分を残して、台金１の表面に絶縁テープおよび液状マスキング剤によりマスキングを施し、この台金１をアルカリ脱脂洗浄して水洗後、酸洗浄、水洗処理を行った後、ストライクめっきを施し、さらにスルファミン酸Ｎｉめっき浴で１時間めっきを行って、上記砥粒層３を形成する部分に下地めっき層を形成した。そして、この下地めっき層上に、粒度＃１００の概略正八面体形状を有するダイヤモンド砥粒６を、ハンドセットにより上記角度θが３５°＜θ＜７０°となるように配列した後、スルファン酸Ｎｉめっき浴中で２時間めっきをしてダイヤモンド砥粒６を仮固定した。 Next, leaving the portion of the conditioning surface 2 where the abrasive grain layer 3 is to be formed, the surface of the base metal 1 is masked with an insulating tape and a liquid masking agent, and the base metal 1 is washed with alkali degreasing and washed with water. Then, after acid washing and water washing treatment, strike plating was performed, and further plating was performed in a sulfamic acid Ni plating bath for 1 hour to form a base plating layer on the portion where the abrasive grain layer 3 is to be formed. Then, diamond abrasive grains 6 having a substantially regular octahedron shape with a grain size of # 100 are arranged on the base plating layer by a handset so that the angle θ is 35 ° <θ <70 °, and then plated with sulfanic acid Ni. The diamond abrasive grains 6 were temporarily fixed by plating in a bath for 2 hours.

さらに、こうして仮固定したダイヤモンド砥粒６のうち余剰の砥粒を払い落としてから、Ｎｉ無電解めっき槽中に台金１を浸漬して５時間Ｎｉ無電解めっきを行い、次いで浮き石となっているダイヤモンド砥粒６を除去した後、アルカリ脱脂洗浄、水洗、酸洗浄、水洗を行った後、ストライクめっきを行い、さらにスルファミン酸Ｎｉめっき浴中で１．５時間めっきを行い、しかる後にマスキングを除去して洗浄、乾燥することにより、実施例のＣＭＰコンディショナを複数作製した。なお、砥粒集中度は、砥粒層３において単位面積（１ｍｍ^２）当たりに固着されたダイヤモンド砥粒の数として、平均３５個／ｍｍ^２であった。 Further, after surplus abrasive grains of the temporarily fixed diamond abrasive grains 6 are wiped off, the base metal 1 is immersed in the Ni electroless plating tank and Ni electroless plating is performed for 5 hours, and then a float is formed. After removing the diamond abrasive grains 6, alkali degreasing, water washing, acid washing, water washing, strike plating, and plating in a sulfamic acid Ni plating bath for 1.5 hours, followed by masking A plurality of the CMP conditioners of the example were manufactured by removing and cleaning and drying. The degree of abrasive grain concentration was 35 / mm ^{2 on} average as the number of diamond abrasive grains fixed per unit area (1 mm ² ) in the abrasive grain layer 3.

こうして作製した実施例のＣＭＰコンディショナにおけるダイヤモンド砥粒６の金属めっき相７から突出した｛１１１｝結晶面６ａと基準線Ｌとの角度θを、固着されたダイヤモンド砥粒６のうち１００個についてＥＢＳＤ法により測定したところ、１つの実施例のＣＭＰコンディショナでは角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるものが９５個であった。そこで、これを実施例１とする。また、他の１つの実施例のＣＭＰコンディショナでは、角度θが４０°＜θ＜５０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６が１００個のうち９５個であった。そこで、これを実施例２とする。 The angle θ between the {111} crystal face 6a projecting from the metal plating phase 7 of the diamond abrasive grain 6 and the reference line L in the CMP conditioner of the example produced in this manner was set to 100 of the fixed diamond abrasive grains 6. As a result of measurement by the EBSD method, in the CMP conditioner of one example, 95 had an angle θ in a range of 35 ° <θ <70 °. Therefore, this is referred to as Example 1. Further, in the CMP conditioner of another example, the number of diamond abrasive grains 6 having an angle θ in the range of 40 ° <θ <50 ° was 95 out of 100. Therefore, this is referred to as Example 2.

一方、これら実施例１、２との比較のために、実施例１、２と同様の台金に対して下地めっき層を形成した後にダイヤモンド砥粒６を固着する際、｛１１１｝結晶面６ａの方位には留意をせずに、粒度＃１００の概略正八面体形状を有するダイヤモンド砥粒６をスルファン酸Ｎｉめっき浴中に分散して砥粒層３を形成する部分に仮固定し、その後は実施例１、２と同様の方法によって実施例１、２と同じ集中度のＣＭＰコンディショナを作製した。これを比較例１とする。ここで、この比較例１のダイヤモンド砥粒６の金属めっき相７から突出した｛１１１｝結晶面６ａと基準線Ｌとの角度θを、やはり固着されたダイヤモンド砥粒６のうち１００個についてＥＢＳＤ法により測定したところ、角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるものは５０個であった。 On the other hand, for comparison with Examples 1 and 2, when the diamond abrasive grains 6 are fixed after forming the base plating layer on the same base metal as in Examples 1 and 2, the {111} crystal face 6a The diamond abrasive grains 6 having a substantially regular octahedral shape with a grain size of # 100 are dispersed in the sulfanic acid Ni plating bath and temporarily fixed to the portion where the abrasive grain layer 3 is formed, A CMP conditioner having the same concentration as in Examples 1 and 2 was produced in the same manner as in Examples 1 and 2. This is referred to as Comparative Example 1. Here, the angle θ between the {111} crystal face 6a protruding from the metal plating phase 7 of the diamond abrasive grain 6 of this comparative example 1 and the reference line L is set to EBSD for 100 of the diamond abrasive grains 6 that are also fixed. As a result of measurement by the method, there were 50 samples having an angle θ in the range of 35 ° <θ <70 °.

さらに、この比較例１に対して、砥粒として概略正八面体形状を有するダイヤモンド砥粒６を用いずに、結晶性が悪くて形状の不揃いなダイヤモンド砥粒をスルファン酸Ｎｉめっき浴中に分散して固着したものも作製した。これを比較例２とする。なお、この比較例２でも、ダイヤモンド砥粒の粒度や集中度は実施例１、２と同じであったが、固着したダイヤモンド砥粒の｛１１１｝結晶面と基準線Ｌとの角度θをＥＢＳＤ法により測定しようとしても、結晶性が悪くて｛１１１｝結晶面を検出することができず、測定を行うことはできなかった。 Furthermore, in comparison with Comparative Example 1, diamond abrasive grains having poor crystallinity and irregular shapes were dispersed in a sulfanic acid Ni plating bath without using diamond grains 6 having an approximately regular octahedral shape as abrasive grains. Also, a fixed thing was produced. This is referred to as Comparative Example 2. In Comparative Example 2, the grain size and concentration of the diamond abrasive grains were the same as those in Examples 1 and 2, but the angle θ between the {111} crystal plane of the fixed diamond abrasive grains and the reference line L was set to EBSD. Even if an attempt was made to measure by the method, the {111} crystal plane could not be detected due to poor crystallinity, and the measurement could not be performed.

そして、このように作製した実施例１、２および比較例１、２のＣＭＰコンディショナを用いて、ＣＭＰ装置によりウェーハ研磨試験を行い、その際のパッド除去量（μｍ／ｈ）とウェーハ研磨レート（Å／ｍｉｎ）を測定するとともに、研磨したウェーハについて集光投下で目視により研磨面のスクラッチ数を観察した。その結果を次表１に示す。なお、ウェーハは表面に熱酸化膜を形成したシリコンウェーハであり、研磨パッドはロデールニッタ社製ＩＣ−１０００（パッド外径３６０ｍｍ、パッド材質はポリウレタン）、パッド回転数８０ｒｐｍ、ＣＭＰコンディショナ回転数８０ｒｐｍ、揺動速度３０００ｍｍ／ｍｉｎ、荷重４９Ｎ、スラリーはキャボット社製ＳＳ２５（シリカ粒子を含有するアルカリ性スラリー）であった。 Then, using the CMP conditioners of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 manufactured in this way, a wafer polishing test was performed by a CMP apparatus, and the pad removal amount (μm / h) and wafer polishing rate at that time (Å / min) was measured, and the number of scratches on the polished surface was visually observed on the polished wafer under a concentrated drop. The results are shown in Table 1 below. The wafer is a silicon wafer having a thermal oxide film formed on the surface, the polishing pad is IC-1000 manufactured by Rodel Nitta (pad outer diameter 360 mm, pad material is polyurethane), pad rotation speed 80 rpm, CMP conditioner rotation speed 80 rpm, The rocking speed was 3000 mm / min, the load was 49 N, and the slurry was SS25 (an alkaline slurry containing silica particles) manufactured by Cabot Corporation.

この表１の結果より、まず不揃いな形状のダイヤモンド砥粒を用いた比較例２のＣＭＰコンディショナでは、砥粒に凹凸があって研磨パッドに切り込まれ易いためパッド除去量、ウェーハ研磨レートともに最も高い数値を得ることができたが、同時に凹凸したダイヤモンド砥粒が欠け易いために欠けた砥粒によってウェーハ研磨においては致命的なスクラッチが５つも発生しており、ＣＭＰ装置に用いるコンディショナとしては不適合と言わざるを得ない。また、比較例１のＣＭＰコンディショナでは、スクラッチの発生はないものの、パッド除去量、ウェーハ研磨レートともに数値が低く、効率的なコンディショニングは期待できない。 From the results of Table 1, first, in the CMP conditioner of Comparative Example 2 using irregularly shaped diamond abrasive grains, both the pad removal amount and the wafer polishing rate are low because the abrasive grains have irregularities and are easily cut into the polishing pad. Although we were able to obtain the highest numerical value, it was easy to chip the uneven diamond abrasive grains at the same time, so the chipped abrasive grains generated five fatal scratches in wafer polishing, and as a conditioner used in CMP equipment Must be said to be nonconforming. Further, in the CMP conditioner of Comparative Example 1, although no scratch is generated, both the pad removal amount and the wafer polishing rate are low, and efficient conditioning cannot be expected.

これらに対して、実施例１、２のＣＭＰコンディショナでは、スクラッチの発生がないのは勿論、パッド除去量、ウェーハ研磨レートがともに高く、特に角度θが４０°＜θ＜５０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒６が１００個のうち９５個であった実施例２ではより高い結果が得られている。これは、ダイヤモンド砥粒６の鋭い切れ味によってパッド除去量が向上するのに伴い、パッド表面にスラリーを保持する気孔が形成されやすくなり、これによってウェーハ研磨レートも向上した結果と考えられる。 On the other hand, in the CMP conditioners of Examples 1 and 2, both the amount of pad removal and the wafer polishing rate are high as well as the occurrence of scratches. Particularly, the angle θ is within the range of 40 ° <θ <50 °. In Example 2 in which the number of diamond abrasive grains 6 in 95 was 95 out of 100, higher results were obtained. This is considered to be a result of the formation of pores for holding slurry on the pad surface as the pad removal amount is improved by the sharpness of the diamond abrasive grains 6, thereby improving the wafer polishing rate.

本発明のＣＭＰコンディショナの一実施形態を示すコンディショニング面２に対向した平面図である。It is a top view facing the conditioning surface 2 which shows one Embodiment of the CMP conditioner of this invention. 図１に示す実施形態の砥粒層３を示す概略図である。It is the schematic which shows the abrasive grain layer 3 of embodiment shown in FIG. 図１に示す実施形態に用いるダイヤモンド砥粒６の概略図である。It is the schematic of the diamond abrasive grain 6 used for embodiment shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１台金
２コンディショニング面
３砥粒層
６ダイヤモンド砥粒
６ａダイヤモンド砥粒６の｛１１１｝結晶面
６ｂダイヤモンド砥粒６の｛１００｝結晶面
７金属めっき相
Ｌ金属めっき相７の表面に垂直な基準線
θ ダイヤモンド砥粒６の金属めっき相７から突出した｛１１１｝結晶面のなかで基準線Ｌに対して最も大きな角度θをなす｛１１１｝結晶面６ａの該角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base metal 2 Conditioning surface 3 Abrasive grain layer 6 Diamond abrasive grain 6a {111} crystal face 6b of diamond abrasive grain 6b {100} crystal face of diamond abrasive grain 7 Metal plating phase L perpendicular to the surface of metal plating phase 7 Reference line θ Among the {111} crystal faces protruding from the metal plating phase 7 of the diamond abrasive grain 6, the angle of the {111} crystal face 6a that forms the largest angle θ with respect to the reference line L

Claims

ＣＭＰ装置の研磨パッドと対向して接触するコンディショニング面にダイヤモンド砥粒が金属めっき相によって固着されたＣＭＰコンディショナであって、上記ダイヤモンド砥粒は、概略八面体形状をなしていて、その結晶面のうち上記研磨パッドと対向する側を向く｛１１１｝結晶面のなかで、上記金属めっき相の表面に垂直な基準線に対して最も大きな角度θをなす｛１１１｝結晶面の該角度θが３５°＜θ＜７０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒の割合が、９０％以上であることを特徴とするＣＭＰコンディショナ。 A CMP conditioner in which diamond abrasive grains are fixed by a metal plating phase to a conditioning surface that is in contact with and in contact with a polishing pad of a CMP apparatus, the diamond abrasive grains having an approximately octahedral shape, and a crystal plane thereof Among the {111} crystal planes facing the side facing the polishing pad, the angle θ of the {111} crystal plane forming the largest angle θ with respect to a reference line perpendicular to the surface of the metal plating phase is A CMP conditioner, wherein the proportion of diamond abrasive grains in the range of 35 ° <θ <70 ° is 90% or more.

上記ダイヤモンド砥粒は、その結晶面のうち上記研磨パッドと対向する側を向く｛１１１｝結晶面のなかで、上記金属めっき相の表面に垂直な基準線に対して最も大きな角度θをなす｛１１１｝結晶面の該角度θが４０°＜θ＜５０°の範囲内にあるダイヤモンド砥粒の割合が、９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰコンディショナ。 The diamond abrasive grains form the largest angle θ with respect to a reference line perpendicular to the surface of the metal plating phase among {111} crystal faces facing the polishing pad among the crystal faces { 2. The CMP conditioner according to claim 1, wherein a ratio of the diamond abrasive grains in which the angle θ of the 111} crystal plane is within a range of 40 ° <θ <50 ° is 90% or more.