| 【発明の名称】 |
切削工具及びその製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】木村 憲雄
【住所又は居所】東京都大田区羽田旭町１１番１号 株式会社荏原製作所内
【氏名】井上 裕章
【住所又は居所】東京都大田区羽田旭町１１番１号 株式会社荏原製作所内
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| 【要約】 |
【課題】ダイヤモンド等の砥粒をより均一な力でより強固にグリップして砥粒の脱落を確実に防止するとともに、砥粒の突出高さを揃え、これによって、例えばＣＭＰ装置に付設したドレッサとして使用した場合に、ＣＭＰプロセス性能のばらつきを抑えることができるようにする。
【解決手段】砥粒ホルダ４２の内部に設けた多数の貫通孔４２ａ内に砥粒４４の一部を嵌め込みんだ状態でめっきを施し、めっき膜４６で砥粒４４を砥粒ホルダ４２に固定した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 砥粒ホルダの内部に設けた多数の貫通孔内に砥粒の一部を嵌め込みめっきで固定したことを特徴とする切削工具。
【請求項２】 前記砥粒ホルダに前記貫通孔を０．５〜４ｍｍピッチで整列させて設けたことを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項３】 前記砥粒が＃８０〜＃４００のダイヤモンドであることを特徴とする請求項１または２記載の切削工具。
【請求項４】 前記切削工具は、ＣＭＰ装置用ドレッサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切削工具。
【請求項５】 内部に多数の貫通孔を設けた砥粒ホルダの該貫通孔内に砥粒の一部を嵌め込み、めっきを施して砥粒を砥粒ホルダに固定することを特徴とする切削工具の製造方法。
【請求項６】 内部に多数の貫通孔を設けた砥粒ホルダを傾斜させて保持し、この砥粒ホルダを振動させながら該砥粒ホルダの表面に砥粒を振り掛け、その後、めっき液を注ぎながら砥粒ホルダの表面にめっきを行うことを特徴とする請求項５記載の切削工具の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエハの表面を平坦化するＣＭＰ装置に付設されて、研磨パッドの目立て（ドレッシング）を行うドレッサ等に使用される砥粒を含んだ切削工具及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、電子デバイスの配線形成プロセスにあっては、層間絶縁膜に予め形成した配線溝やコンタクトホールに、アルミニウム、近年では銀や銅等の金属を埋め込んだ後、余分な金属を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって除去し平坦化するようにしたプロセス（いわゆる、ダマシンプロセス）が使用されつつある。
【０００３】図８は、この種のプロセスに使用されるＣＭＰ装置の概要を示す。これは、上面に、例えば発泡ウレタンからなる研磨布（研磨パッド）２４を貼付して研磨面を構成する研磨テーブル２６と、基板Ｗをその被研磨面を研磨テーブル２６に向けて保持するトップリング２８とを備えている。そして、研磨テーブル２６とトップリング２８とをそれぞれ自転させ、研磨テーブル２６の上方に設置された砥液ノズル３０より砥液を供給しつつ、トップリング２８により基板Ｗを一定の圧力で研磨テーブル２６の研磨布２４に押圧することで、基板Ｗの表面を研磨するようになっている。砥液ノズル３０から供給される砥液としては、例えば酸性溶液にシリカ等の微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、表面を酸化させ、その後砥粒による機械的研磨を行うことにより、基板Ｗが平坦かつ鏡面状に研磨される。
【０００４】このようなＣＭＰ装置を用いて研磨作業を継続すると、研磨布２４の研磨面の研磨力が低下するが、この研磨力を回復させるために、ドレッサ３２を設け、このドレッサ３２によって、研磨する基板Ｗの交換時などに研磨布２４の目立て（ドレッシング）が行われている。このドレッシング処理においては、ドレッサ３２のドレッサ面（ドレッシング部材）を研磨テーブル２６の研磨布２４に押圧しつつ、これらを自転させることで、研磨面に付着した砥液や切削屑を除去するとともに、研磨面の平坦化及び目立てが行なわれ、研磨面が再生される。ここで、このドレッシングを研磨中に行うこととしてもよい。
【０００５】ここで、この種のドレッサ３２は、図９に示すように、ドレッサ３２のドレッサ面３２ａに、例えば１５０〜２００μｍのダイヤモンドからなる砥粒３４を配置し、このドレッサ面３２ａに、例えばＮｉめっきを施して、このドレッサ面３２ａに形成しためっき膜３６中に砥粒３４の一部を埋設したり、ろう付けや焼結等により砥粒３４をドレッサ３２のドレッサ面３２ａに取付けたりして一般に構成されていた。ここで、この砥粒（ダイヤモンド）３４としては、図７（ｂ）に示す、形が不揃いな、いわゆるイレギュラータイプの砥粒４４が一般に使用されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のこの種のドレッサにあっては、例えば、ダイヤモンド等の砥粒の大きさやめっき膜等への埋設状態が異なり、めっき膜等で砥粒をドレッサに保持する力にばらつきが生じ、砥粒が脱落しやすくなり、その結果、基板を傷付けることがある。また、砥粒の突出高さが不揃いとなって、ドレッサとしてのばらつきが大きくなり、このため、研磨パッドを均一に回復することができず、結果としてＣＭＰプロセス性能のバラツキの要因となるといった問題があった。
【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたもので、ダイヤモンド等の砥粒をより均一な力でより強固にグリップして砥粒の脱落を確実に防止するとともに、砥粒の突出高さを揃え、これによって、例えばＣＭＰ装置に付設したドレッサとして使用した場合に、ＣＭＰプロセス性能のばらつきを抑えることができるようにした切削工具及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、砥粒ホルダの内部に設けた多数の貫通孔内に砥粒の一部を嵌め込みめっきで固定したことを特徴とする切削工具である。これにより、砥粒をその一部を砥粒ホルダの内部に設けた貫通孔内に嵌め込んだ状態でめっきで固定することで、砥粒をより均一かつ強固に砥粒ホルダに保持することができる。しかも、砥粒の大きさに分布があっても、貫通孔内に一部を嵌め込むことができる大きさの砥粒を選別して使用することで、砥粒の突出高さの不揃いを少なくすることができる。特に、砥粒として、形が揃っているブロッキータイプのものを使用することで、この効果が顕著となる。
【０００９】請求項２に記載の発明は、前記砥粒ホルダに前記貫通孔を０．５〜４ｍｍピッチで整列させて設けたことを特徴とする請求項１記載の切削工具である。これにより、砥粒の面内均一性を向上させることができる。この整列の方法としては、例えば格子状や千鳥状が挙げられる。
【００１０】請求項３に記載の発明は、前記砥粒が＃８０〜＃４００のダイヤモンドであることを特徴とする請求項１または２記載の切削工具である。ＣＭＰ装置に付設して使用されるドレッサは、その砥粒として、一般に＃８０〜＃４００のダイヤモンドが使用されており、これにより、ＣＭＰ装置に付設して研磨パッドの目立て（ドレッシング）を行うドレッサを構成することができる。請求項４に記載の発明は、前記切削工具は、ＣＰＭ装置用ドレッサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切削工具である。
【００１１】請求項５に記載の発明は、内部に多数の貫通孔を設けた砥粒ホルダの該貫通孔内に砥粒の一部を嵌め込み、めっきを施して砥粒を砥粒ホルダに固定することを特徴とする切削工具の製造方法である。
【００１２】請求項６に記載の発明は、内部に多数の貫通孔を設けた砥粒ホルダを傾斜させて保持し、この砥粒ホルダを振動させながら該砥粒ホルダの表面に砥粒を振り掛け、その後、めっき液を注ぎながら砥粒ホルダの表面にめっきを行うことを特徴とする請求項５記載の切削工具の製造方法である。これにより、貫通孔を通過する砥粒は篩い落とし、貫通孔より大きな砥粒は砥粒ホルダに沿って転落させて、貫通孔に一部が嵌入する大きさの砥粒のみを砥粒ホルダの表面に整列させることができる。しかも、めっき液を注ぎながら砥粒ホルダの表面にめっきを行うことで、一般にめっき液より比重が小さな砥粒がめっき中に浮いてしまことを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の切削工具の要部を拡大して示す。この例は、例えば、図８に示すドレッサ３２として使用するようにしたもので、この切削工具（ドレッサ）４０は、平板状で、内部に多数の貫通孔４２ａを有する砥粒ホルダ４２を有している。そして、この砥粒ホルダ４２の貫通孔４２ａの内部に、例えばダイヤモンドからなる砥粒４４の一部を嵌め込み、この表面に、例えばＮｉめっきを施すことで、砥粒ホルダ４２の表面に形成しためっき膜４６中に砥粒４４の一部を埋設して砥粒４４を砥粒ホルダ４２の表面に固定している。
【００１４】砥粒ホルダ４２は、例えばステンレス鋼板製で、図２に示すように、円板状に形成されており、内部には、その全面に亘って多数の貫通孔４２ａが所定のピッチＰで、整列した状態で設けられている。この貫通孔４２ａは、例えばレーザ加工やプレス等で設けることができる。このピッチＰは、使用する研磨パッドや圧力にもよるが、０．５〜４ｍｍ程度が好ましい。なお、この例では、図３（ａ）に示すように、多数の貫通孔４２ａを千鳥状に整列させて配置した例を示しているが、図３（ｂ）に示すように、格子状に整列させて配置しても、その他、任意の形状に配置してもよい。このように、貫通孔４２ａを砥粒ホルダ４２の全面に亘って整列させて配置することで、砥粒４４の面内均一性を高めることができる。
【００１５】また、砥粒４４としては、例えば＃８０〜＃４００で、図７（ａ）に示す、形が揃っているブロッキータイプのダイヤモンドが使用されている。ＣＭＰ装置に付設して使用されるドレッサは、その砥粒として、一般に＃８０〜＃４００のダイヤモンドが使用されており、これにより、ＣＭＰ装置に付設して研磨パッドの目立て（ドレッシング）を行うドレッサを構成することができる。
【００１６】ここに、砥粒ホルダ４２に設ける貫通孔４２ａは、使用する砥粒４４の大きさの、例えば３０〜５０％に設定されている。例えば＃１００のダイヤモンドの平均粒径を１５０μｍとすると、貫通孔４２ａの直径は４５〜７５μｍ、＃２００のダイヤモンドの平均粒径を７５μｍとすると、貫通孔４２ａの直径は２２．５〜３７．５μｍに設定されている。
【００１７】このように、砥粒４４をその一部を砥粒ホルダ４２の内部に設けた貫通孔４２ａ内に嵌め込んだ状態でめっきによるめっき膜４６で固定することで、砥粒４４をより均一かつ強固に砥粒ホルダ４２に保持することができる。しかも、砥粒４４の大きさにばらつきがあっても、貫通孔４２ａ内に一部を嵌め込むことができる大きさの砥粒４４を選別して使用することで、砥粒４４の突出高さの不揃いを少なくすることができる。特に、砥粒４４として、形が揃っているブロッキータイプのものを使用することで、この効果が顕著となる。
【００１８】次に、この切削工具４０の製造例について説明する。先ず、図１に示す砥粒ホルダ４２を用意する。そして、この砥粒ホルダ４２を、図４に示すように、例えば水平面に対して１０〜３０゜傾斜させて配置する。この状態で、砥粒ホルダ４２に振動を与えながら、砥粒ホルダ４２の上方に配置したホッパ４８から砥粒ホルダ４２の表面に向けて砥粒４４を振り掛ける。これにより、図４（ｂ）に示すように、貫通孔４２ａより小さな砥粒４４は貫通孔４２ａを通過させて篩い落とし、貫通孔４２ａより大きな砥粒４４は砥粒ホルダ４２に沿って転落させて、貫通孔４２ａに一部が嵌入する大きさの砥粒４４のみを砥粒ホルダ４２の表面に整列させる。
【００１９】次に、図５及び図６に示すように、この砥粒４４を整列させて保持した砥粒ホルダ４２をめっき槽５０の上方に、例えば水平面に対して１０〜３０゜傾斜させて配置する。そして、この砥粒ホルダ４２の上方に配置しためっき液注出槽５２からめっき液５４を砥粒ホルダ４２の表面に注ぐ。この時、循環ポンプ５６を介してめっき槽５０内に溜まっためっき液５４をめっき液注出槽５２に戻して、めっき液５４がとぎれないようにする。同時に、めっき液注出槽５２内のめっき液５４に浸漬させたアノード５８をめっき電源６０の陽極に、砥粒ホルダ４２をめっき電源６０の陰極にそれぞれ接続し、これによって、砥粒ホルダ４２をカソードとした電気めっきを行う。
【００２０】このように、砥粒ホルダ４２の表面にめっき液５４を注ぎながらめっきを行うことで、一般にめっき液５４より比重が小さな砥粒４４がめっき中に浮いてしまことを防止することができる。そして、このようにして、砥粒４４をめっきによるめっき膜で固定した後、必要に応じて、砥粒ホルダ４２をめっき槽５０内のめっき液５４中に浸漬させて、所定のめっき厚にする。
【００２１】つまり、砥粒ホルダ４２の表面に砥粒４４を整列させた状態で、砥粒ホルダ４２をめっき液５４中に浸漬させると、砥粒４４がめっき液５４中に浮いてしまうが、このように、砥粒ホルダ４２の表面にめっき液５４を注ぎながらめっきを行って砥粒４４を固定（仮固定）し、しかる後、必要に応じて砥粒ホルダ４２をめっき液中に浸漬させてめっきを継続することで、砥粒４４の浮き上がりを防止しつつ、所定のめっき厚を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、ダイヤモンド等の砥粒をより均一な力でより強固にグリップして砥粒の脱落を確実に防止するとともに、砥粒の突出高さを揃えることができる。これによって、例えばＣＭＰ装置に付設したドレッサとして使用した場合に、安定したＣＭＰを行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２３９
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
【住所又は居所】東京都大田区羽田旭町１１番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１４９８
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 勇 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−８０４５７（Ｐ２００３−８０４５７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年３月１８日（２００３．３．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２７２０８５（Ｐ２００１−２７２０８５） |
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