JPH09323255A - ケミカルマシンポリッシャの研磨盤研磨グリット盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＭＰ装置において、研磨盤を研磨するダイヤ
モンドグリット３がグリット盤１から剥がれ落ちないよ
うにする。 【解決手段】グリット盤１の基台２を化学研磨剤に対し
て耐性を有する例えばベークライト等のジュラコン樹脂
で形成し、ダイヤモンドグリット３を基台２に圧着し、
その一部を基台２に埋め込み、化学研磨剤に対する耐
性、密着性に優れたボンド４でダイヤモンドグリット３
を基台２に接着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被研磨物の表面を
研磨盤上で研磨するケミカルマシンポリッシャ装置の該
研磨盤を研磨する研磨盤研磨グリット盤に関し、特にグ
リットが基台から剥がれ落ちないようにする技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、集積回路等の半導体の製造に
おいて、各半導体素子を配線する場合、例えば図９に示
すように、配線パターンに従ってシリコン基板31上に溝
32を形成し、この溝32にアルミニウム等の配線用金属33
を形成する方法が一般的に用いられている。そして、こ
れを多層に積層することにより集積回路が形成される。

【０００３】近年、集積回路の容量の増大化の要求に応
じて集積度が高まりつつあるが、それに伴って層間の絶
縁膜も薄くなりつつある。しかし、前記のような方法で
は、形成された配線用金属33の表面に凹凸ができるた
め、層間の絶縁膜を薄くすると、層間の距離が短い部分
で信号が相互に作用し合う場合がある。このため、図10
に示すように、シリコン基板31の全表面にアルミニウム
等の金属層34を形成し、この金属層34を研磨して平坦な
配線パターンを形成する技術が採用されつつある。

【０００４】図11は、かかる金属層34を研磨する際に用
いられるケミカルマシンポリッシャ（以後、「ＣＭＰ」
と記す）を示す。この図に示すように、この装置では、
研磨盤35上に平坦な研磨パッド36を張り付けてある。そ
して、例えば酸等の化学研磨剤に微細な研磨材を混ぜ、
これをこの研磨パッド36の表面に供給し、研磨盤35を回
転させて金属層34をこの研磨パッド36の表面に接触させ
ることにより、金属層34を化学研磨剤及び研磨材で研磨
する。

【０００５】一方、この研磨パッド36も金属層34の研磨
時に磨耗し、研磨パッド36の平坦度を維持できなくなる
ため、このＣＭＰ装置には、研磨パッド36を研磨する研
磨盤研磨装置が備えられている。そして、この装置に備
えられたグリット盤で研磨パッド36を研磨している。図
12に示すように、従来のグリット盤37は、シリコンから
なる基台38上に、微細なダイヤモンドグリット39を一様
に分布させ、このダイヤモンドグリット39を金属である
ニッケル40で固定することにより形成されている。

【０００６】そして、このグリット盤37で研磨パッド36
の表面を研磨することにより、研磨パッド36の平坦度を
維持するとともに、パッド表面のクリーニングも行って
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ケミカルマ
シンポリッシャでは、化学研磨剤として酸等が用いら
れ、グリット盤のダイヤモンドグリット39が酸に弱いニ
ッケル40で固定されているため、パッド面上の酸でグリ
ット盤のニッケル40が腐蝕され、ダイヤモンドグリット
39が基台38から剥がれてしまうことがある。このダイヤ
モンドグリット39が剥がれてパッド面に付着すると、集
積回路の金属層34の研磨時にシリコン基板31に悪影響を
与えてしまう。

【０００８】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、グリットが基台にしっかりと固定されて
剥がれ落ちないようなケミカルマシンポリッシャの研磨
盤研磨グリット盤を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明にかかるグリット盤は、平坦で回転可能な研磨盤の盤
面に化学研磨剤を供給し、該研磨盤上で被研磨物の表面
を研磨するケミカルマシンポリッシャの該研磨盤を研磨
するグリット盤において、前記化学研磨剤に対する耐性
を有した樹脂で形成された平坦な基台と、該基台上の所
定領域に均一に分布した前記研磨盤研磨用のグリット
と、該グリットを基台に接着する化学研磨剤に対する耐
性を有した接着剤と、を備えた。

【００１０】かかる構成によれば、基台、接着剤に、化
学研磨剤に対する耐性を有したものを用いているので、
グリットの剥がれ落ちが防止される。請求項２の発明に
かかるグリット盤では、前記基台に用いられる、化学研
磨剤に対する耐性を有した樹脂は、ジュラコン系樹脂で
ある。かかる構成によれば、基台が化学研磨剤に侵され
なくなる。

【００１１】請求項３の発明にかかるグリット盤では、
前記グリットを基台に圧着して該グリットの一部を基台
に埋め込むように構成している。かかる構成によれば、
グリットが基台にしっかりと固定される。請求項４の発
明にかかるグリット盤では、前記グリットを接着剤に混
ぜて、多層となるように基台に接着している。

【００１２】かかる構成によれば、グリットが磨耗して
も新しいグリットを露出させることにより、グリット面
が再生され、グリット盤の寿命を延ばすことが可能とな
る。請求項５の発明にかかるグリット盤では、前記グリ
ットは、ダイヤモンドグリットである。かかる構成によ
れば、化学研磨剤にも強く硬いので、研磨盤を研磨する
のに最適である。

【００１３】請求項６の発明にかかるグリット盤では、
前記化学研磨剤に対する耐性を有した接着剤は、ガラス
ボンドである。かかる構成によれば、ガラスボンドは密
着性に優れているので、グリットの基台への密着性が向
上する。請求項７の発明にかかるグリット盤では、前記
化学研磨剤に対する耐性を有した接着剤は、レジンボン
ドである。

【００１４】かかる構成によれば、レジンボンドは耐熱
性に優れているので、研磨する際の摩擦で温度が上昇し
てもグリットが基台から剥がれ落ちることがない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図８に基づいて説明する。まず、第１の実施の形態に
ついて説明する。このものは、グリットを基台に圧着し
て該グリットの一部を基台に埋め込むようにしたもので
ある。

【００１６】第１の実施の形態を示すグリット盤１の断
面図，斜視図を、夫々、図１，２に示す。このグリット
盤１は、前述のようにＣＭＰ装置の研磨盤の表面に張り
付けた研磨パッドを研磨するものである。これらの図に
おいて、グリット盤１の基台２は、表面が平坦な円盤状
の形状を有しており、例えばベークライト等のジュラコ
ン樹脂で形成されている。このジュラコン樹脂は化学研
磨剤に対する耐性に優れている。

【００１７】ダイヤモンドグリット３は、研磨パッドの
表面を研磨するためのグリットであり、接着剤で接着す
る前にこのダイヤモンドグリット３を１層にしてこの基
台２に圧着し、その一部を基台２に埋め込むようにす
る。また、図１に示すように、グリット盤１の表面は市
松模様状に凹凸形成され、該表面の凸側の分布領域２ａ
にダイヤモンドグリット３を均一に分布させている。こ
のように市松模様状に分布することにより、研磨された
研磨屑等を凹側の非分布領域２ｂに退避させることがで
き、被研磨物であるシリコン基板への影響を極力低減で
きる。

【００１８】このダイヤモンドグリット３は、接着剤と
してのボンド４で基台２に接着されている。尚、このボ
ンド４に用いるものとしては、例えばガラスフリット49
％，アルミナ（Al₂O₃)49％を含有したガラスボンド、フ
ェノール50％，セルロース45％を含有したレジンボンド
等があり、ガラスボンド、レジンボンドのいずれも前記
化学研磨剤に対する耐性に優れている。両者を比較した
場合、レジンボンドは、耐熱性には優れているものの密
着性は劣り、ガラスボンドは、密着性には優れているも
のの熱には弱いという特性を有している。しかし、研磨
盤に冷却装置等を配設することにより、温度上昇を20〜
30度程度に抑えることができるので、本実施の形態で
は、密着性に優れているガラスボンドを使用する。

【００１９】次にこのグリット盤１を用いたＣＭＰ装置
11の構成を図３及び図４に示す。図３において、ロード
ステーション12は、ウェーハカセット（図示せず）を載
置するために設けられた場所である。このウェーハカセ
ットには、シリコン基板31上に金属層34が形成された図
10に示すような処理前のウェーハが収納されている。

【００２０】クリーンステーション14は、アーム15にウ
ェーハ13を渡すために設けられた場所である。アーム15
は、クリーンステーション14でウェーハ13を吸着等して
支持し、図中、矢印方向に回転して各位置に搬送する。
プライマリプラテン16は、集積回路の金属層を研磨する
研磨盤であり、このプライマリプラテン16の表面には、
前述したような平坦な研磨パッドが張り付けられ、ま
た、温度上昇を抑えるための前述の冷却装置等（図示せ
ず）が配設されている。

【００２１】パッドコンディショナ17は、プライマリプ
ラテン16の研磨パッドを研磨するものであり、先端に
は、図４に示すように位置調節具18を介してグリット盤
１が回転自由に取り付けられている。そして、Ａ−Ａ’
矢印方向に回動するようになっている。尚、パッドコン
ディショナ17は、回動するのではなく、グリット盤１を
直角方向に移動させるような構成であってもよい。

【００２２】スラリー供給ノズル19は、ＰＨの高い硝酸
等の酸の化学研磨剤に研磨材を混合させたスラリーをプ
ライマリプラテン16上の研磨パッドに供給するノズルで
ある。ファイナルプラテン20は、回転可能な平坦な定盤
であり、ウェーハ表面に付着した研磨剤等を洗い落とす
ために設けられたものである。

【００２３】純水供給ノズル21は、このファイナルプラ
テン20の表面に純水を供給するノズルである。アンロー
ドステーション22は、処理済みのウェーハ13を収納する
ウェーハカセットを載置するために設けられた場所であ
る。次に動作を説明する。

【００２４】研磨前のウェーハ13は、ウェーハカセット
にセットされてロードステーション12に載置される。ウ
ェーハ13は、ロボット等によりウェーハカセットから一
枚づつ取り出され、クリーンステーション14上に載置さ
れる。そしてアーム15によって吸着され、プライマリプ
ラテン16まで矢印方向に搬送される。プライマリプラテ
ン16は、常時、回転し、酸等の化学研磨剤に研磨材が混
合されたスラリがスラリー供給ノズル19からプライマリ
プラテン16の表面に供給される。ウェーハ13は、アーム
15によりプライマリプラテン16の表面に張り付けられた
研磨パッドに接触し、ウェーハ13の表面の金属層34は、
化学研磨剤及び微細な研磨剤によって研磨される。

【００２５】それと同時にパッドコンディショナ17は、
研磨パッド上で矢印Ａ−Ａ’方向に回動する。プライマ
リプラテン16が回転しているので、パッドコンディショ
ナ17の先端に取り付けられたグリット盤１は、プライマ
リプラテン16の回転に伴って回転する。また、グリット
盤１の基台２、ボンド４には、化学研磨剤に対して耐性
のものが用いられ、しかもボンド４にガラスボンドを使
用しているので、ダイヤモンドグリット３は基台２から
剥がれ落ちることなくしっかりと固定され、研磨パッド
はグリット盤１によって均一に研磨される。これにより
研磨パッドの平坦度は維持され、その表面がクリーニン
グされる。

【００２６】ウェーハ13が研磨されて平坦な配線パター
ンが形成されると、ウェーハ13は、アーム17によりファ
イナルプラテン20まで搬送される。ファイナルプラテン
20は、常時、回転し、純水供給ノズル21からこのファイ
ナルプラテン20の表面に純水が供給される。ウェーハ13
の表面はこのファイナルプラテン20上で洗浄され、ウェ
ーハ13の表面に付着した研磨剤等は純水によりきれいに
洗い落とされる。

【００２７】洗浄されたウェーハ13は、アーム15によっ
てアンロードステーション22まで搬送され、ここに載置
されたウェーハカセットに収納される。かかる構成によ
れば、基台２が化学研磨剤に対する耐性を有したジュラ
コン樹脂で形成され、化学研磨剤に対する耐性、密着性
に優れたガラスボンドでダイヤモンドグリット３が基台
２に接着されているので、ダイヤモンドグリット３が基
台２にしっかりと固定され、剥がれ落ちることもない。

【００２８】また、ダイヤモンドグリット３を１層にし
て圧着し、その一部が基台２に埋め込まれているので、
さらにダイヤモンドグリット３を基台２に強固に固定す
ることができる。尚、本実施の形態では、ダイヤモンド
グリット３を基台２上に市松模様状に分布させたが、こ
れに限られるものではなく、効率よく研磨できるのであ
ればどのように分布させてもよい。

【００２９】次に第２の実施の形態について説明する。
このものは、ダイヤモンドグリットを接着剤に混ぜて、
多層となるように基台に接着するようにしたものであ
る。図５は、第２の実施の形態を示す断面図である。こ
の図において、ダイヤモンドグリットは多層となって基
台上に接着され、接着剤の表面から露出している。

【００３０】尚、本実施の形態では、図６に示すよう
に、グリット盤１の中央部に孔を設けてドーナツ状のグ
リット盤１を形成するものとする。第１の実施の形態の
ように、グリット盤１を円盤状にしてもよいが、グリッ
ト盤１が回転すると、その中央部と周辺部とで周速が異
なってくるため、ドーナツ状に形成した方が研磨パッド
をより均一に研磨することができるからである。

【００３１】このグリット盤１は以下のような方法で形
成される。図７（Ａ）に示すように、まず、基台２を形
成する。即ち、ガラス入りのベーク材25を型26に入れ、
ベーク材25を上から加圧する。基台２をこのように形成
するのは、基台２の平坦度を出すためである。また、ド
ーナツ状のグリット盤１を形成するため、型26には、孔
となる中央部の周囲に凹部を形成した型を用いる。

【００３２】次に、図７（Ｂ）に示すように、その上か
らダイヤモンドグリット３とボンド４とを型26に入れて
攪拌し、ダイヤモンドグリット３とボンド４とを混合す
る。その後、加圧して焼き入れする。焼き入れすること
によりダイヤモンドグリット３はボンド４と混合した状
態で固まる。固まったら、グリット盤１を型から外し、
ダイヤモンドグリット３とボンド４とのグリット面を、
例えばグリーンカーバイド等の研磨材で研磨する。この
グリーンカーバイドはダイヤモンドよりも軟らかいの
で、適度にボンド４を研磨し、ダイヤモンドグリット３
をボンド４から均一に露出させる。

【００３３】このようにしてダイヤモンドグリット３が
多層になったグリット盤１が形成される。図８に示すよ
うに、このグリット盤１を使用することによりダイヤモ
ンドグリット３が磨耗したときは、再度、グリーンカー
バイドで研磨する。これにより、ボンド４が研磨され、
磨耗した表面のダイヤモンドグリット３がとれ、その下
の新しいダイヤモンドグリット３’が露出してグリット
面が再生される。

【００３４】このように、第２の実施の形態の構成によ
れば、ダイヤモンドグリット３が磨耗しても、容易にグ
リット盤１のグリット面を再生することができ、グリッ
ト盤１の寿命を延ばすことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
かかるグリット盤によれば、基台、接着剤に、化学研磨
剤に対する耐性を有するものを用いているので、グリッ
トの剥がれ落ちを防止することができる。請求項２の発
明にかかるグリット盤によれば、基台が化学研磨剤で侵
されることがない。

【００３６】請求項３の発明にかかるグリット盤によれ
ば、グリットを基台にしっかりと固定することができ
る。請求項４の発明にかかるグリット盤によれば、グリ
ットが磨耗してもグリット面を再生することができ、グ
リット盤の寿命を延ばすことができる。請求項５の発明
にかかるグリット盤によれば、研磨盤を研磨するのに最
適である。

【００３７】請求項６の発明にかかるグリット盤によれ
ば、密着性に優れたガラスボンドにより、グリットの基
台への密着性が向上する。請求項７の発明にかかるグリ
ット盤によれば、耐熱性に優れたレジンボンドにより研
磨する際の温度上昇によるグリットの基台からの剥がれ
落ちを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のグリット盤の断面
図。

【図２】図１の斜視図。

【図３】図１のグリット盤を用いたＣＭＰ装置を示す平
面図。

【図４】同上斜視図。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す断面図。

【図６】図５のグリット盤の形状を示す斜視図。

【図７】図５のグリット盤の形成方法を示す図。

【図８】図５の作用を説明するための断面図。

【図９】ウェーハの断面図。

【図10】ＣＭＰ装置によって研磨されるシリコン基板の
断面図。

【図11】ＣＭＰ装置の要部断面図。

【図12】従来のグリット盤の断面図。

【符号の説明】

１ グリット盤 ２ 基台 ３ ダイヤモンドグリット ４ ボンド

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平坦で回転可能な研磨盤の盤面に化学研磨
   剤を供給し、該研磨盤上で被研磨物の表面を研磨するケ
   ミカルマシンポリッシャの該研磨盤を研磨するグリット
   盤において、 前記化学研磨剤に対する耐性を有した樹脂で形成された
   平坦な基台と、 該基台上の所定領域に均一に分布した前記研磨盤研磨用
   のグリットと、 該グリットを基台に接着する化学研磨剤に対する耐性を
   有した接着剤と、を備えたことを特徴とするケミカルマ
   シンポリッシャの研磨盤研磨グリット盤。
2. 【請求項２】前記基台に用いられる、化学研磨剤に対す
   る耐性を有した樹脂は、ジュラコン系樹脂であることを
   特徴とする請求項１に記載のケミカルマシンポリッシャ
   の研磨盤研磨グリット盤。
3. 【請求項３】前記グリットを基台に圧着して該グリット
   の一部を基台に埋め込むように構成したことを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載のケミカルマシンポリッ
   シャの研磨盤研磨グリット盤。
4. 【請求項４】前記グリットを接着剤に混ぜて、多層とな
   るように基台に接着したことを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤研
   磨グリット盤。
5. 【請求項５】前記グリットは、ダイヤモンドグリットで
   あることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１
   つに記載のケミカルマシンポリッシャの研磨盤研磨グリ
   ット盤。
6. 【請求項６】前記化学研磨剤に対する耐性を有した接着
   剤は、ガラスボンドであることを特徴とする請求項１〜
   請求項５のいずれか１つに記載のケミカルマシンポリッ
   シャの研磨盤研磨グリット盤。
7. 【請求項７】前記化学研磨剤に対する耐性を有した接着
   剤は、レジンボンドであることを特徴とする請求項１〜
   請求項５のいずれか１つに記載のケミカルマシンポリッ
   シャの研磨盤研磨グリット盤。