JP2000326205A

JP2000326205A - 研磨布のドレッシング治具

Info

Publication number: JP2000326205A
Application number: JP13466999A
Authority: JP
Inventors: Seishi Harada; 晴司原田
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨布のメタル汚染、ダイヤモンド砥粒の残
留を解消する。安価で、研磨スラリーに対する耐薬品性
を高める。【解決手段】セラミックス原料の焼結体のドレッシン
グ治具によれば、ドレッシング時、研磨布の研磨作用面
にメタル汚染がなく、ダイヤモンド砥粒が残留しない。
ドレッシング後の研磨布による研磨でも、ウェーハの金
属汚染、砥粒によるウェーハの損傷がない。焼結体の磨
耗が小さく、ドレッシング治具の耐久性が高まる。ウェ
ーハ研磨時に研磨作用面に付着した研磨スラリーに対す
る耐薬品性が高い。よって、治具の表面性状の維持が図
れる。９７％以上の高純度のアルミナ焼結体を用いる
と、安価で、耐薬品性がさらに高い。かさ比重３．７以
上の焼結体では、緻密で、欠けがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は研磨布のドレッシ
ング治具、詳しくは研磨性能が低下した研磨布の表面を
シーズニングまたはドレッシング（目立て）してその研
磨性能を高め、これにより研磨布の有効利用を図る研磨
布のドレッシング治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】面取り後、エッチング処理が施されたシ
リコンウェーハは、次のポリッシング工程において、そ
の表面に機械的化学的研磨が施される。この結果、シリ
コンウェーハの表面は平滑で無歪の鏡面に仕上げられ
る。この研磨装置では、研磨定盤に展張された研磨布
（研磨パッド）に、スラリー供給下、研磨ヘッド下面に
接着されたシリコンウェーハ表面を押し付けることとな
る。

【０００３】この研磨布は、例えば、（株）ロデール・
ニッタ製の硬質発泡ウレタンフォームからなる「ＭＨパ
ッド」、「ＩＣパッド」、不織布にウレタン樹脂を含浸
・硬化させた「Ｓｕｂａパッド」などがある。

【０００４】ところで、これらの研磨布は長時間使用し
ていると、例えば研磨作用面となる研磨布表面に目詰ま
りが生じたり、磨耗により研磨布表面の平滑性が悪化し
てくる。その結果、シリコンウェーハの表面を研磨する
際の研磨性能が低下してしまう。そこで、これを解消す
るために、適宜、この研磨布表面を毛羽だてるドレッシ
ングを行っている。ドレッシングには専用のドレッシン
グ治具が用いられる。この治具は、研磨布の布表面に押
し当てられてこれを毛羽だてる多数個の焼結体を、円板
状の治具基体のドレッシング作用面の全域に分散状態で
固着させたものである。従来の焼結体には、結合材にメ
タル（ニッケルなど）を用いて、このダイヤモンド粒を
直径１〜３ｃｍの大きさに焼結したものが使われてい
た。治具基体の素材はステンレスなどの金属である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな結合材にメタルを用いた焼結体にあっては、以下の
課題があった。すなわち、（１）メタルは焼結体の構成
材料としては硬度が小さい。このため、ドレッシング中
に磨耗しやすく、焼結体の耐久性に劣る。（２）このように焼結体は磨耗しやすい。よって、ドレ
ッシング中に焼結体から磨耗・分離したメタル粒子やダ
イヤモンド砥粒が、研磨布の布表面に付着するおそれが
ある。その結果、この付着した粒子、砥粒を原因とし
て、シリコンウェーハの表面にメタル汚染が生じたり、
その表面を傷付ける懸念がある。よって、これが不良ウ
ェーハ発生の原因となる。（３）また、ドレッシングが行われる研磨布は研磨直後
のものである。したがって、通常、その研磨布表面に
は、研磨時に供給された研磨スラリーが付着している。
これにより、例えば研磨スラリー用の砥液がアルカリ性
の場合、ドレッシング中に、アルカリに弱いニッケルな
どのメタル製の結合材が溶損するおそれがあった。その
結果、焼結体ひいてはドレッシング治具の耐薬品性が低
下する懸念があった。

【０００６】

【発明の目的】そこで、この発明は、焼結体の耐久性お
よび耐薬品性が高くて、しかもドレッシング中に研磨布
のメタル汚染、ダイヤモンド砥粒の残留を解消すること
ができる研磨布のドレッシング治具を提供することを、
その目的としている。また、この発明は、比較的価格が
安価で、しかもウェーハ研磨時に使用された研磨スラ
リーに対する耐薬品性をより以上に高めることができる
研磨布のドレッシング治具を提供することを、その目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、治具基体のドレッシング作用面に、半導体ウェーハ
用研磨布の研磨作用面をドレッシングする多数個の焼結
体が固着された研磨布のドレッシング治具において、上
記焼結体が、セラミックス原料を焼き固めて作製された
ものである研磨布のドレッシング治具である。このドレ
ッシング治具は、半導体ウェーハを１枚ごと研磨する枚
葉式の研磨装置用の研磨布をドレッシングするものでも
よい。また、バッチ式の研磨装置に組み込まれた研磨
布、さらには両面研磨装置に組み込まれた上下２枚の研
磨布を同時または１枚ずつドレッシングするものでもよ
い。治具基体の素材は限定されない。例えばポリ塩化ビ
ニルなどのプラスチックなどでもよい。治具基体のドレ
ッシング作用面は、この治具基体の片面であっても、表
裏両面であってもよい。

【０００８】半導体ウェーハとしては、例えばシリコン
ウェーハ，ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。ド
レッシングされる研磨布は限定されない。例えば上記
「ＭＨパッド」，「ＩＣパッド」，「Ｓｕｂａパッド」
（商品名）などが挙げられる。また、焼結体は、メタル
製の結合材を使用せず、セラミックス原料を直に焼き固
めたものであれば限定されない。もちろん、セラミッス
原料中には若干の不純物が含まれていてもよい。セラミ
ックス原料の種類は限定されない。例えば、アルミナ
（Ａｌ_２Ｏ_３），サファイア，炭化珪素（ＳｉＣ）など
が挙げられる。ただし、サファイアや炭化珪素はアルミ
ナに比較して高価である。また、炭化珪素焼結体はボロ
ンによる汚染を考慮する必要がある。焼結体の形状およ
び大きさなどは限定されない。例えば粒径１〜３ｃｍの
略球体のものなどが挙げられる。焼結体の硬度はビッカ
ース硬さで１６００以上が好ましい。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、上記セラ
ミックス原料が、９７％以上の高純度のアルミナである
請求項１に記載の研磨布のドレッシング治具である。ア
ルミナの好ましい純度は９８％以上である。硬いほど欠
けることがないからである。９７％未満では不純物の影
響が生じる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、上記セラミック
ス原料が、そのかさ比重が３．７以上のアルミナである
請求項１または請求項２に記載の研磨布のドレッシング
治具である。緻密であれば焼結体が欠けることが少なく
なり、ウェーハに損傷を与えるおそれが少なくなるから
である。

【００１１】

【作用】この発明では、焼結体としてセラミックス原料
を焼結したものを採用している。したがって、研磨布の
研磨作用面をドレッシングした場合、従来手段のように
研磨作用面をメタル汚染したり、研磨作用面へのダイヤ
モンド砥粒の残留が生じたりしない。これにより、ドレ
ッシングされた研磨布によるウェーハ研磨時に、この研
磨作用面に付着したメタル粒子を原因とした半導体ウェ
ーハの金属汚染、および、この研磨作用面に付着したダ
イヤモンド砥粒によるウェーハ研磨面の損傷を解消する
ことができる。しかも、このようにメタル製の結合材を
使用していないので、焼結体の磨耗が比較的小さい。こ
れにより焼結体の耐久性、ひいてはドレッシング治具の
耐久性が高まる。また、焼結体がセラミックス製である
ため、ウェーハ研磨時に上記研磨作用面に付着した研磨
スラリーに対する耐薬品性が高まる。その結果、ドレッ
シング治具の表面性状の維持が図れる。

【００１２】特に、請求項２に記載の発明の場合、焼結
体として、９７％以上の高純度のアルミナを焼き固めた
焼結体を採用する。比較的安価で、しかも上記研磨スラ
リーに対する耐薬品性がさらに高まる。また、請求項３
に記載の発明の場合、焼結体として、かさ比重３．７以
上の焼結体を採用する。緻密な焼結体を得ることがで
き、その欠けがなくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を図面を参
照して説明する。なお、ここでは、複数枚のシリコンウ
ェーハの片面を同時に鏡面研磨することができるバッチ
式のウェーハ研磨装置に適用される研磨布のドレッシン
グ治具を例にとる。図１はこの発明の一実施例に係る研
磨布のドレッシング治具の拡大平面図である。図２はこ
の発明の一実施例に係る研磨布のドレッシング治具を用
いたウェーハ表面研磨中の概略平面図である。図３はこ
の発明の一実施例に係る研磨布のドレッシング治具を用
いたウェーハ表面研磨中の概略正面図である。図４はこ
の発明の一実施例に係る研磨布のドレッシング治具を用
いたウェーハ表面研磨中の要部拡大断面図である。

【００１４】図２および図３において、１０は研磨布の
ドレッシング治具（以下、単にドレッシング治具）であ
り、このドレッシング治具１０は、８枚のシリコンウェ
ーハＷの片面を同時に研磨する、バッチ式のウェーハ研
磨装置１１に適用されたものである。まず、このウェー
ハ研磨装置１１を説明する。この研磨装置１１は、上面
に研磨布１２が張設された下方配置の研磨定盤１３と、
その上方に配置されて、それぞれの下面にキャリアプレ
ート１４およびワックス１５を介して、４枚ずつのシリ
コンウェーハＷが貼着される２台の研磨ヘッド１６と、
を備えている。各シリコンウェーハＷは、キャリアプレ
ート１４の下面中心部を中心にした同心円上に９０度間
隔で貼着されている。ウェーハ研磨時には、研磨定盤１
３上の研磨布１２の布表面に、スラリーノズル１７を介
して、焼成シリカやコロイダルシリカ（シリカゾル）な
どの研磨砥粒を含む研磨スラリーを供給しながら、研磨
布１２とシリコンウェーハＷとの間に一定の荷重および
相対速度を与えて、それぞれのウェーハ表面を同時に研
磨する。

【００１５】次に、図１，図３，図４を参照して、上記
ドレッシング治具１０を詳細に説明する。このドレッシ
ング治具１０は、シリコンウェーハＷの場合と同じよう
に、キャリアプレート１４の表面に貼着して使用され
る。ドレッシング治具１０は、直径３０ｃｍ，厚さ３ｃ
ｍのポリ塩化ビニル製の治具基体１８を本体とする。こ
の治具基体１８の下面（ドレッシング作用面）の全域に
は、ビッカース硬度１６００くらいの多数個の焼結体１
９が、おのおのの一部を治具基体１８の内部に埋め込ん
で固着されている。ドレッシングを施す際には、ワック
ス１５を介して、キャリアプレート１４の下面に、この
治具基体１８の、焼結体１９が固着されていない上面が
貼着されることとなる。その後、これらの焼結体１９が
研磨布１２の布表面に押し付けられることで、この布表
面がドレッシングされる。焼結体１９は、セラミックス
原料の一例である９７％の高純度のアルミナを単独で焼
結したものである。すなわち、焼結炉内にこのセラミッ
クス原料を投入し、１６００℃で、５時間かけて焼結す
る。その後、これを粉砕機に投入し、直径１〜３ｃｍの
焼結体１９を得る。

【００１６】次に、この一実施例のドレッシング治具１
０の使用方法を説明する。図２，図３に示すように、例
えば長時間の研磨布１２の使用によりその布表面に目詰
まりが生じたり、または、磨耗により研磨布１２の平滑
性が低下したりした場合には、研磨ヘッド１６下面のキ
ャリアプレート１４からシリコンウェーハＷを剥ぎ取
り、これに代えて、ワックス１５を介して、４枚のドレ
ッシング治具１０をそれぞれ９０度間隔で貼着する。

【００１７】その後、各研磨ヘッド１６を研磨定盤１３
側に下降すると、研磨布１２の布表面に、治具基体１８
の下面に散在している多数個の焼結体１９が押し付けら
れる。それから、研磨装置１１を通常運転すると、研磨
定盤１３および２台の研磨ヘッド１６がそれぞれ所定方
向に回転する。これにより、各ドレッシング治具１０の
下面が、研磨布１２の布表面に摺接される。その結果、
この布表面が各焼結体１９により毛羽だてられる。この
際、一実施例では、焼結体１９として、結合材を使用し
ないセラミックスの単体を焼結したものを用いた。よっ
て、メタル製の結合材でダイヤモンド砥粒を固着してい
た従来のドレッシング治具の問題点であった、この布表
面へのメタル汚染およびダイヤモンド砥粒の付着が起き
ない。その結果、ドレッシングによる再生処理後の研磨
布１２を使ったウェーハ研磨時において、このメタル粒
子を原因としたシリコンウェーハＷの金属汚染を解消す
ることができる。また研磨時に、布表面に付着したダイ
ヤモンド砥粒を原因としたシリコンウェーハＷの表面の
損傷を解消することができる。

【００１８】しかも、このセラミックス単体の焼結体１
９は比較的磨耗が小さい。これにより、焼結体１９の耐
久性、ひいてはドレッシング治具１０の耐久性が高ま
る。さらに、このように焼結体１９がセラミックス製で
あるので、ウェーハ研磨時に布表面に付着したアルカリ
性の研磨スラリーに対する耐薬品性も高まる。その結
果、ドレッシング治具１０の表面性状の維持が図れる。
また、この一実施例では、焼結体１９として、９７％の
高純度のアルミナを焼き固めたものを採用している。よ
って、比較的安価で、しかも研磨スラリーに対する耐薬
品性がさらに高まる。なお、治具基体と焼結体とをセラ
ミックスで一体成形することもよい。

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、焼結体の磨耗が比較
的小さく、焼結体ひいてはドレッシング治具の耐久性が
高まる。しかも焼結体の耐薬品性も高まる。さらには研
磨布の研磨作用面が、メタル汚染されたり、ダイヤモン
ド粒がこの研磨作用面に残ったりするおそれがない。

【００２０】特に、請求項２の発明によれば、比較的安
価であり、かつウェーハ研磨時に使用された研磨スラリ
ーに対する耐薬品性をより以上に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る研磨布のドレッシン
グ治具の拡大平面図である。

【図２】この発明の一実施例に係る研磨布のドレッシン
グ治具を用いたウェーハ表面研磨中の概略平面図であ
る。

【図３】この発明の一実施例に係る研磨布のドレッシン
グ治具を用いたウェーハ表面研磨中の概略正面図であ
る。

【図４】この発明の一実施例に係る研磨布のドレッシン
グ治具を用いたウェーハ表面研磨中の要部拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１０研磨布のドレッシング治具、１２研磨布、１８治具基体、１９焼結体、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】治具基体のドレッシング作用面に、半導
体ウェーハ用研磨布の研磨作用面をドレッシングする多
数個の焼結体が固着された研磨布のドレッシング治具に
おいて、上記焼結体が、セラミックス原料を焼き固めて作製され
たものである研磨布のドレッシング治具。
【請求項２】上記セラミックス原料が、９７％以上の
高純度のアルミナである請求項１に記載の研磨布のドレ
ッシング治具。
【請求項３】上記セラミックス原料が、そのかさ比重
が３．７以上のアルミナである請求項１または請求項２
に記載の研磨布のドレッシング治具。