JP2010135707A

JP2010135707A - 半導体研磨布用コンディショナー、半導体研磨布用コンディショナーの製造方法及び半導体研磨装置

Info

Publication number: JP2010135707A
Application number: JP2008312720A
Authority: JP
Inventors: Masato Nakamura; 正人中村; Masakuni Takahashi; 正訓高橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】半導体研磨布を精度よく安定して研削加工でき、製造費用を削減することができる半導体研磨布用コンディショナー、半導体研磨布用コンディショナーの製造方法及び半導体研磨装置を提供する。
【解決手段】基板１の表面１Ａを半導体研磨布に対向配置させて研削加工を施す半導体研磨布用コンディショナー１０であって、前記基板１は、該基板１の前記表面１Ａに形成された多孔質状のポーラス膜２を有し、前記ポーラス膜２の前記半導体研磨布側を向く表面２Ｂが、この表面２Ｂに露出する前記ポーラス膜２の気孔２Ａの部分に孔３Ａを有するようにしてダイヤモンド膜３で被覆されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の研磨を行う半導体研磨装置において半導体研磨布のコンディショニングに用いられる半導体研磨布用コンディショナー、半導体研磨布用コンディショナーの製造方法及び半導体研磨装置に関する。

近年、半導体産業の進展とともに、金属、半導体、セラミックスなどの表面を高精度に仕上げる加工方法の必要性が高まっており、特に、半導体ウェーハでは、その集積度の向上とともにナノメーターオーダーの表面仕上げが要求されている。このような高精度の表面仕上げに対応するために、半導体ウェーハに対して、多孔性の半導体研磨布を用いたＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシュ）研磨が一般に行われている。

半導体ウェーハ等の研磨に用いられる半導体研磨布は、研磨時間が経過していくにつれ目詰まりや圧縮変形を生じ、その表面状態が次第に変化していく。すると、研磨速度の低下や不均一研磨等の好ましくない現象が生じるので、半導体研磨布の表面を定期的に研削加工することにより、半導体研磨布の表面状態を一定に保って、良好な研磨状態を維持する工夫が行われている。

半導体研磨布を研削加工するために用いられる半導体研磨布用コンディショナーとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１の半導体研磨布用コンディショナーでは、基板の表面における円錐台又は四角錘台に複数の切刃が形成されており、これらの切刃を半導体研磨布に押し付け研削することで、半導体研磨布の研磨状態を一定に維持している。
また、この半導体研磨布用コンディショナーは、切刃及び基板の表面を化学気相蒸着（ＣＶＤ）法により形成したダイヤモンド膜でコーティングしており、このダイヤモンド膜により切刃の磨耗が抑制され、工具寿命が確保されている。
特許第３８２９０９２号公報

しかしながら、特許文献１の半導体研磨布用コンディショナーにおいては、切刃に半導体研磨布の切粉等の研削屑が目詰まりすることがある。すなわち、切刃は、基板の円錐台や四角錘台において平滑な表面に複数形成されており、研削性能を確保するため、これらの切刃は密集するように配置され、互いの間隔が比較的狭く設定されていることから、切刃同士の間などに前述の目詰まりが生じやすい。このような目詰まりが生じると、半導体研磨布用コンディショナーが半導体研磨布を研削加工する性能が低減して、研削精度が確保できなくなるとともに、半導体研磨布用コンディショナーを頻繁に交換する必要が生じて製造費用が嵩むこととなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、半導体研磨布を精度よく安定して研削加工でき、製造費用を削減することができる半導体研磨布用コンディショナー、半導体研磨布用コンディショナーの製造方法及び半導体研磨装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、基板の表面を半導体研磨布に対向配置させて研削加工を施す半導体研磨布用コンディショナーであって、前記基板は、該基板の前記表面に形成された多孔質状のポーラス膜を有し、前記ポーラス膜の前記半導体研磨布側を向く表面が、この表面に露出する前記ポーラス膜の気孔の部分に孔を有するようにしてダイヤモンド膜で被覆されていることを特徴とする。

本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーによれば、ポーラス膜が多孔質状に形成されていて、その表面に被覆されるダイヤモンド膜も、ポーラス膜表面に露出した気孔の部分が多数開口するように孔が形成されるので、半導体研磨布を研削加工する際、このダイヤモンド膜の孔のエッジが半導体研磨布を研削して研削精度が確保される。また、研磨用のスラリーをポーラス膜の気孔に含浸できることから、この半導体研磨布用コンディショナーは、半導体研磨布を研削加工するとともに該半導体研磨布にスラリーを充分に供給することができる。よって、研削する半導体研磨布の研磨レートが高められる。

また、研削加工の際、ダイヤモンド膜の孔及びポーラス膜の気孔が半導体研磨布に付着した研削屑等を捕捉するように作用するので、半導体研磨布から研削屑等が排除され、この半導体研磨布が研削屑等で目詰まりしたり半導体ウェーハ等を研削屑が傷つけたりするようなことが防止される。
また、ポーラス膜の表面がダイヤモンド膜で被覆されているので、前記表面の強度が充分に確保され、工具寿命が延長する。

また、本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーにおいて、前記ポーラス膜の気孔率が、１０％〜５０％の範囲内に設定されていることとしてもよい。

本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーによれば、ポーラス膜の気孔率が、１０％〜５０％の範囲内に設定されているので、前述のスラリーの供給及び研削屑等の捕捉がより精度よく行える。すなわち、前記気孔率が１０％未満の場合には、ポーラス膜がスラリーを充分に含浸できず半導体研磨布にスラリーを充分に供給しにくくなり、半導体研磨布の研磨レートを高めにくくなる。またこの場合、ダイヤモンド膜の表面の孔が比較的少なく形成されることから半導体研磨布を充分に研削加工することができず、また研削屑等を捕捉しにくくなることがある。また、前記気孔率が５０％を超える場合には、ポーラス膜の強度を充分に確保できないことがある。

また、本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーにおいて、前記ポーラス膜の表面には、該表面から突出する切刃が複数形成されており、前記表面及び前記切刃が、前記ダイヤモンド膜で被覆されていることとしてもよい。

本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーによれば、ポーラス膜の表面から突出する切刃が半導体研磨布に切り込んで、研削効率をより高めることができる。また、ポーラス膜の表面及び切刃がダイヤモンド膜で被覆されているので、切刃の強度が充分に確保され、工具寿命が延長する。

また、本発明は、前述の半導体研磨布用コンディショナーの製造方法であって、前記基板の前記半導体研磨布側を向く表面に、セラミックス系接着剤を塗布し、前記セラミックス系接着剤を加熱して前記ポーラス膜を形成する工程と、前記ポーラス膜の表面に、ＣＶＤ法を用いて前記ダイヤモンド膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーの製造方法によれば、ポーラス膜が、セラミックス系接着剤を加熱して多孔質状に形成されているので、ポーラス膜を簡便に形成することができる。また、こうして多孔質状で気孔が露出するポーラス膜の表面に、ＣＶＤ法を用いてダイヤモンド膜を形成しているので、気孔の部分にはダイヤモンド膜にも孔が形成されることになり、上述のような多数の孔を有するダイヤモンド膜を簡便に精度よく形成できる。

また、本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーの製造方法において、前記ダイヤモンド膜を形成する工程は、前記ポーラス膜の表面に、該表面から突出する切刃を形成した後、前記ダイヤモンド膜を形成することとしてもよい。

また、本発明は、半導体研磨布及び半導体研磨布用コンディショナーを備えた半導体研磨装置であって、前述の半導体研磨布用コンディショナーを用いたことを特徴としている。
本発明に係る半導体研磨装置によれば、半導体研磨布用コンディショナーが半導体研磨布を精度よく安定して研削加工するので、半導体研磨の加工精度が向上するとともに生産性が高められる。

本発明に係る半導体研磨布用コンディショナー及びこれを用いた半導体研磨装置によれば、半導体研磨布を研削加工して生じる研削屑等による目詰まりが防止され、半導体研磨布を精度よく安定して研削加工することができる。また、このように目詰まりが防止されるので、半導体研磨布用コンディショナーを交換する回数が低減して、製造費用が削減される。
また、本発明に係る半導体研磨布用コンディショナーの製造方法によれば、このような半導体研磨布用コンディショナーを比較的容易に製造することができる。

図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを示す概略側断面図、図２は本発明の第１の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーのダイヤモンド膜の表面を拡大して示す概略平面図、図３は本発明の第１の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーの製造手順を説明する図、図４は本発明の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを備えた半導体研磨装置の概略構成を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーは、基板の表面を半導体研磨布に対向配置させて研削加工を施すものである。図１に示すように、第１の実施形態の半導体研磨布用コンディショナー１０は、円板状の基板１からなり、基板１は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材料又はステンレス等の金属材料から形成されている。また、基板１は、該基板１の半導体研磨布側を向く表面１Ａに形成されたポーラス膜２を有している。ポーラス膜２は、例えば、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）やアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックス材料からなるとともに、多孔質状に形成されている。

すなわち、ポーラス膜２は、表面及び内部に複数の気孔２Ａを有しており、これらの気孔２Ａ同士は互いに連通している。これらの気孔２Ａは、例えば、図２に示すように、断面略楕円状に形成されたり、断面円形状に形成されたり、或いは不定形状に形成されたりする。また、ポーラス膜２は、このように多孔質状とされていることから、その半導体研磨布側を向く表面２Ｂが、前記気孔２Ａが露出した部分が凹むようにして形成されている。

また、気孔２Ａの大きさ（例えば、前記楕円の長軸に沿う最大寸法）は、１００μｍ以下に設定されている。また、ポーラス膜２の気孔率は、１０％〜５０％の範囲内に設定されている。また、ポーラス膜２の厚さ（すなわち基板１及びポーラス膜２の積層する方向に沿う寸法）は、１００μｍ〜１０００μｍの範囲内に設定されることが好ましく、本実施形態では、前記厚さが５００μｍ程度とされている。

また、ポーラス膜２の表面２Ｂには、この表面２Ｂに露出するポーラス膜２の気孔２Ａの部分に孔３Ａを有するようにして、ダイヤモンド膜３が形成されている。すなわち、ポーラス膜２の表面２Ｂはダイヤモンド膜３で被覆されており、ダイヤモンド膜３の半導体研磨布側を向く表面３Ｂには、ポーラス膜２の気孔２Ａに対応して該表面３Ｂから凹む複数の孔３Ａが形成されている。

尚、図示の例では、ダイヤモンド膜３がポーラス膜２の表面２Ｂにのみ形成されているが、ダイヤモンド膜３は、気孔２Ａの内周面及び気孔２Ａの底面における基板１の表面１Ａにも形成されていても構わない。また、ダイヤモンド膜３の膜厚は、例えば１μｍ〜３０μｍの範囲内に設定されることが好ましく、本実施形態では、前記膜厚が１０μｍ程度とされている。
半導体研磨布用コンディショナー１０は、後述する半導体研磨装置５０に装着されて半導体研磨布を研削加工する際、基板１におけるダイヤモンド膜３の表面３Ｂを半導体研磨布に接触させた状態で、軸周りに回転されるようになっている。

次に、半導体研磨布用コンディショナー１０を製造する手順について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、基板１の半導体研磨布側を向く表面１Ａに、セラミックス系接着剤Ｇを、厚さが均一になるように塗布する。このセラミックス系接着剤Ｇとしては、例えば、商品名：スミセラムＳ、型式：Ｓ−１０Ａ（朝日化学工業株式会社製）等を用いることができる。

次いで、塗布したセラミックス系接着剤Ｇを乾燥させ、さらに３００℃程度まで加熱した後、冷却することで、図３（ｂ）に示すように、複数の気孔２Ａを有する多孔質状のポーラス膜２が形成される。すなわち、セラミックス系接着剤Ｇの内部に含有する水分等の液相部分が蒸発するとともに気孔２Ａが形成されて、ポーラス膜２が形成される。

次いで、図３（ｃ）に示すように、ポーラス膜２の表面２Ｂに、ＣＶＤ法を用いてダイヤモンド膜３を形成する。
このようにして、半導体研磨布用コンディショナー１０が製造される。

次いで、本実施形態の半導体研磨布用コンディショナー１０を用いた半導体研磨装置５０について説明する。
この半導体研磨装置５０は、シリコンインゴットから切り出した半導体ウェーハＰの表面を化学的且つ機械的に研磨するものである。

図４に示すように、半導体研磨装置５０は、中心軸５２に取り付けられた円板状の回転テーブル５３上に例えば硬質ウレタンからなるポリッシング用の半導体研磨布５４が設けられ、この半導体研磨布５４に対向して且つ半導体研磨布５４の中心軸５２から偏心した位置に自転可能なウェーハキャリア５５が配設されている。このウェーハキャリア５５は半導体研磨布５４よりも小径の円板形状とされて半導体ウェーハＰを保持するものであり、この半導体ウェーハＰがウェーハキャリア５５と半導体研磨布５４間に配置されて半導体研磨布５４側の表面の研磨に供され鏡面仕上げされる。

研磨に際しては、例えば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、更にエッチング用のアルカリ液等が混合されたもの又は酸液等が混合されたものが液状のスラリーＳとして半導体研磨布５４上に供給される。このスラリーＳは、ウェーハキャリア５５に保持された半導体ウェーハＰと半導体研磨布５４との間に流動する。そして、ウェーハキャリア５５で半導体ウェーハＰが自転するとともに半導体研磨布５４が中心軸５２を中心として回転するために、半導体研磨布５４で半導体ウェーハＰの一面が研磨される。

半導体ウェーハＰの研磨を行う半導体研磨布５４上にはスラリーＳを保持する微細な凹部（不図示）が多数設けられており、これらの凹部内に保持されたスラリーＳを用いて半導体ウェーハＰの研磨が行われる。半導体研磨布５４の凹部は、半導体ウェーハＰの研磨を繰り返すことで目詰まりしたり該凹部の周囲が削られ充分な深さが確保できなくなったりしてスラリーＳの保持性能が低減するため、半導体研磨装置５０では、半導体研磨布用コンディショナー１０を用いて半導体研磨布５４の表面を研削加工するようにしている。

半導体研磨布用コンディショナー１０は、半導体研磨布５４に対向して且つ半導体研磨布５４の中心軸５２から偏心した位置に配設されている。また、半導体研磨布用コンディショナー１０の半導体研磨布５４に対向する表面には、前述したダイヤモンド膜３が設けられている。
半導体研磨布用コンディショナー１０は、回転テーブル５３の外部に設けられた回転軸５６にアーム５７を介して自転可能に設けられており、回転軸５６によりアーム５７を回動させることで、回転する半導体研磨布５４上において自転しながら該半導体研磨布５４の略径方向に往復揺動させられて、半導体研磨布５４の表面を研削加工する。

以上説明したように、本実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナー１０によれば、ポーラス膜２が多孔質状に形成されていて、その表面２Ｂに被覆されるダイヤモンド膜３も、ポーラス膜２の表面２Ｂに露出した気孔２Ａの部分が多数開口するように孔３Ａが形成されるので、半導体研磨布５４を研削加工する際、このダイヤモンド膜３の孔３Ａのエッジが半導体研磨布５４を研削して研削精度が確保される。また、研磨用のスラリーＳをポーラス膜２の気孔２Ａに含浸できることから、この半導体研磨布用コンディショナー１０は、半導体研磨布５４を研削加工するとともに該半導体研磨布５４にスラリーＳを充分に供給することができる。よって、研削する半導体研磨布５４の半導体ウェーハＰに対する研磨レートが高められる。

また、研削加工の際、ダイヤモンド膜３の孔３Ａ及びポーラス膜２の気孔２Ａが半導体研磨布５４に付着した研削屑等を捕捉するように作用するので、半導体研磨布５４から研削屑等が排除され、この半導体研磨布５４が研削屑等で目詰まりしたり半導体ウェーハＰを研削屑が傷つけたりするようなことが防止される。
また、ポーラス膜２の表面２Ｂがダイヤモンド膜３で被覆されているので、前記表面２Ｂの強度が充分に確保され、工具寿命が延長する。

また、ポーラス膜２の気孔率が、１０％〜５０％の範囲内に設定されているので、前述のスラリーＳの供給及び研削屑等の捕捉がより精度よく行える。すなわち、ポーラス膜２の気孔率が１０％未満の場合には、ポーラス膜２がスラリーＳを充分に含浸できず半導体研磨布５４にスラリーＳを充分に供給しにくくなり、半導体研磨布５４の前記研磨レートを高めにくくなる。またこの場合、ダイヤモンド膜３の表面３Ｂの孔３Ａが比較的少なく形成されることから半導体研磨布５４を充分に研削加工することができず、また研削屑等を捕捉しにくくなることがある。また、ポーラス膜２の気孔率が５０％を超える場合には、ポーラス膜２の強度を充分に確保できないことがある。

また、本実施形態の半導体研磨布用コンディショナー１０の製造方法によれば、ポーラス膜２が、セラミックス系接着剤Ｇを加熱して多孔質状に形成されているので、ポーラス膜２を簡便に形成することができる。また、こうして多孔質状で気孔２Ａが露出するポーラス膜２の表面２Ｂに、ＣＶＤ法を用いてダイヤモンド膜３を形成しているので、気孔２Ａの部分にはダイヤモンド膜３にも孔３Ａが形成されることになり、上述のような多数の孔３Ａを有するダイヤモンド膜３を簡便に精度よく形成できる。

また、本実施形態の半導体研磨装置５０は、前述の半導体研磨布用コンディショナー１０を用いているので、この半導体研磨布用コンディショナー１０が半導体研磨布５４を長期に亘り安定して精度よく研削加工する。従って、半導体研磨布５４による半導体ウェーハＰの研磨の加工精度が向上し、また半導体研磨布５４の交換回数が削減できるので生産性が高められる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナー２０について説明する。
図５は本発明の第２の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを示す概略平面図、図６は本発明の第２の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを示す概略部分側断面図である。
尚、前述の第１の実施形態と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、第２の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナー２０は、例えば、ＳｉＣ等のセラミックス材料又はステンレス等の金属材料からからなる円板状の基板２１を有している。また、基板２１は円板状の台座部２２を複数備えており、これらの台座部２２は、基板２１の半導体研磨布５４側を向く表面に配設されている。

台座部２２は、基板２１の表面における外周縁部に配置され、周方向に互いに間隔を開けリング状に配列している。また、台座部２２は、径方向にも互いに間隔を開け配列している。詳しくは、台座部２２は、周方向均等に１２０個配列しているとともに径方向に間隔を開け３列並べられて、計３６０個設けられている。また、径方向に隣り合う台座部２２同士は、周方向の位置を互いに異ならせるように千鳥状に並べられている。

また、図６に示すように、台座部２２は、基板２１の表面に突出して形成された円板状の基部３１と、基部３１の半導体研磨布５４側を向く表面３１Ａに形成されたポーラス膜３２とを有している。基部３１は、例えば、ＳｉＣ等のセラミックス材料又はステンレス等の金属材料からなり、基板２１に一体に形成されている。また、ポーラス膜３２は、例えば、ＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミックス材料からなるとともに、多孔質状に形成されている。

すなわち、ポーラス膜３２は、表面及び内部に複数の気孔３２Ａを有しており、これらの気孔３２Ａ同士は互いに連通している。これらの気孔３２Ａは、例えば、断面略楕円状に形成されたり、断面円形状に形成されたり、或いは不定形状に形成されたりする。また、ポーラス膜３２は、このように多孔質状とされていることから、その半導体研磨布５４側を向く表面３２Ｂが、前記気孔３２Ａが露出した部分が凹むようにして形成されている。

また、気孔３２Ａの大きさ（例えば、前記楕円の長軸に沿う最大寸法）は、後述する切刃３４の外形寸法の４０％以下に設定されている。また、ポーラス膜３２の気孔率は、１０％〜５０％の範囲内に設定されている。また、ポーラス膜３２の厚さ（すなわち基部３１及びポーラス膜３２の積層する方向に沿う寸法）は、１００μｍ〜５００μｍの範囲内に設定されることが好ましく、本実施形態では、前記厚さが５００μｍ程度とされている。

また、ポーラス膜３２の表面３２Ｂには、切刃３４が複数形成されている。切刃３４は、表面３２Ｂから突出して形成されており、例えば、多角柱状、多角錐状、円錐状又は切頭円錐状等に形成される。図示の例では、切刃３４は断面略三角形状に形成されている。また、切刃３４の表面にも気孔３２Ａが開口しており、前記気孔３２Ａが露出した部分が凹むようにして形成されている。

また、ポーラス膜３２の表面３２Ｂには、この表面３２Ｂに露出するポーラス膜３２の気孔３２Ａの部分に孔３３Ａを有するようにして、ダイヤモンド膜３３が形成されている。すなわち、ポーラス膜３２の表面３２Ｂはダイヤモンド膜３３で被覆されており、ダイヤモンド膜３３の半導体研磨布側を向く表面３３Ｂには、ポーラス膜３２の気孔３２Ａに対応して該表面３３Ｂから凹む複数の孔３３Ａが形成されている。

尚、図示の例では、ダイヤモンド膜３３がポーラス膜３２の表面３２Ｂにのみ形成されているが、ダイヤモンド膜３３は、気孔３２Ａの内周面及び気孔３２Ａの底面における基部３１の表面３１Ａにも形成されていても構わない。また、ダイヤモンド膜３３の膜厚は、例えば１μｍ〜３０μｍの範囲内に設定されることが好ましく、本実施形態では、前記膜厚が１０μｍ程度とされている。
半導体研磨布用コンディショナー２０は、半導体研磨装置５０に装着されて半導体研磨布５４を研削加工する際、台座部２２のダイヤモンド膜３３の表面３３Ｂを半導体研磨布５４に接触させた状態で、軸周りに回転されるようになっている。

次に、半導体研磨布用コンディショナー２０を製造する手順について説明する。
まず、基板２１の半導体研磨布５４側を向く表面に、台座部２２の基部３１を複数形成する。基部３１は、例えば、基板２１の表面をレーザ加工、プレス成形、機械加工等して形成される。

次いで、基部３１の半導体研磨布５４側を向く表面３１Ａに、セラミックス系接着剤Ｇを、厚さが均一になるように塗布し、第１の実施形態と同様にして、多孔質状のポーラス膜３２を形成する。
次いで、ポーラス膜３２の表面３２Ｂをレーザ加工して、該表面３２Ｂから突出する切刃３４を複数形成する。

次いで、ポーラス膜３２及び切刃３４の表面３２Ｂに、ＣＶＤ法を用いてダイヤモンド膜３３を形成する。また、この際、台座部２２の側面及び基板２１の表面にもダイヤモンド膜３３が形成される。
このようにして、半導体研磨布用コンディショナー２０が製造される。
また、本実施形態の半導体研磨布用コンディショナー２０も、前述した半導体研磨装置５０に用いられる。

以上説明したように、本実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナー２０によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を有している。
また、ポーラス膜３２の表面３２Ｂから突出する切刃３４が半導体研磨布５４に切り込んで、研削効率をより高めることができる。また、ポーラス膜３２の表面３２Ｂ及び切刃３４がダイヤモンド膜３３で被覆されているので、切刃３４の強度が充分に確保され、工具寿命が延長する。

また、基板２１の台座部２２以外の部分を台座部２２よりも窪ませて形成できることから、前記部分を流路として用い、スラリーＳや研削屑等を装置外部に排出しやすくできる。従って、半導体研磨布５４に研削屑等を残留させるようなことがより抑制され、研削加工の精度が充分に確保される。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第１、第２の実施形態では、ポーラス膜２，３２の気孔率が、１０％〜５０％の範囲内に設定されていることとして説明したが、これに限定されるものではない。ただし、気孔率がこの範囲内とされることで、前述したように、研削精度が確保され、スラリーＳの供給及び研削屑等の捕捉がより精度よく行えるので好ましい。

また、第１の実施形態では、基板１のポーラス膜２の表面２Ｂに切刃を形成しないこととしたが、表面２Ｂから突出する切刃を複数形成しても構わない。
また、第２の実施形態では、台座部２２のポーラス膜３２の表面３２Ｂに切刃３４を複数形成することとしたが、切刃３４を形成しなくとも構わない。

また、第２の実施形態では、台座部２２の基部３１が基板２１の表面にレーザ加工、プレス成形、機械加工等により一体に形成され、台座部２２が基板２１に一体とされていることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、台座部２２は、基板２１とは別体にペレットとして形成された後、基板２１に接合されていてもよい。この場合、台座部２２を基板２１に接合してから切刃３４を形成してもよく、また、予め切刃３４を形成した台座部２２を基板２１に接合してからダイヤモンド膜３３を被覆してもよい。或いは、予め切刃３４を形成した台座部２２をダイヤモンド膜３３で被覆してから基板２１に接合してもよい。
また、台座部２２が円板状に形成されていることとしたが、台座部２２の形状は、それ以外の多角形板状等であっても構わない。

また、ポーラス膜２，３２を形成するためのセラミックス系接着剤Ｇとして、前述の実施形態で説明したもの以外のセラミックス系接着剤Ｇを用いても構わない。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。

[実施例１]
実施例１として、図１に示すように、直径φ１００ｍｍのＳｉＣからなる基板１の表面１Ａに、ポーラス膜２を形成した。ポーラス膜２は、セラミックス系接着剤Ｇに商品名：スミセラムＳ、型式：Ｓ−１０Ａ（朝日化学工業株式会社製）を用い、このセラミックス系接着剤Ｇを基板１の表面１Ａに厚さが均一になるように、かつ、前記厚さが５００μｍとなるように塗布し、５０℃で２４時間乾燥させた後、５０℃／ｈで昇温させて３００℃で２時間加熱し、その後２０℃／ｈで降温させて、多孔質状に形成した。

また、ポーラス膜２の表面２Ｂをダイヤモンド膜３で被覆して、半導体研磨布用コンディショナー１０を形成した。尚、ダイヤモンド膜３は、気相合成法熱フィラメント炉を用いたＣＶＤ法によって、原料ガス（流速）：Ｈ_２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ_４（２０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２５Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：１．０μｍ／ｈの条件下で成膜し、膜厚を１０μｍに形成した。

このように製造した半導体研磨布用コンディショナー１０を半導体研磨装置５０に取り付け、半導体研磨布５４を用いて半導体ウェーハＰの研磨加工を行い、研磨レート：ＷＲＲ（ＷａｆｅｒＲｅｍｏｖａｌＲａｔｅ：単位Å／分）を測定した。尚、半導体ウェーハＰの研磨加工は、半導体研磨布：ニッタハース社製ＩＣ１０００、半導体ウェーハ荷重：３５ｋＰａ、半導体研磨布用コンディショナー荷重：６ポンド、スラリー：キャボット社製ＳＳ２５、の条件下で行った。また、ＷＲＲの測定は、半導体ウェーハＰの研磨処理枚数（以下「Ｒｕｎ」）が２００Ｒｕｎ、４００Ｒｕｎ、６００Ｒｕｎ、８００Ｒｕｎ、１０００Ｒｕｎ、１２００Ｒｕｎ、１４００Ｒｕｎに達した時点で夫々行った。

[実施例２]
実施例２として、直径φ１００ｍｍのＳｉＣからなる基板２１を用い、基板２１の表面に、図５に示すように、台座部２２を３６０個形成した。台座部２２は、まず、基板２１の表面に基部３１を複数形成し、次いで、基部３１の表面３１Ａに、実施例１と同様にしてポーラス膜３２を形成した。また、ポーラス膜３２を形成した後、ポーラス膜３２の表面３２Ｂに、図６に示す切刃３４を形成した。また、切刃３４は、台座部２２に夫々１５個ずつ形成した。また、切刃３４の外形寸法は、幅Ｗ＝３０μｍ、奥行きＤ＝３０μｍ、高さＨ＝３０μｍとした。また、実施例１と同様の条件で、ポーラス膜３２の表面３２Ｂ及び切刃３４に、ダイヤモンド膜３３を膜厚１０μｍとなるように形成した。このように製造した半導体研磨布用コンディショナー２０を半導体研磨装置５０に取り付け、半導体研磨布５４を用いて半導体ウェーハＰの研磨加工を行い、ＷＲＲを測定した。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。

[比較例１]
また、比較例１として、基板１の表面１Ａにポーラス膜２を形成せずに、前記表面１Ａをダイヤモンド膜３で被覆した半導体研磨布用コンディショナーを用意した。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。

[比較例２]
また、比較例２として、基板２１の台座部２２において、基部３１の表面３１Ａにポーラス膜３２を形成せずに、前記表面３１Ａをレーザ加工して切刃３４を形成し、基部３１の表面３１Ａ及び切刃３４をダイヤモンド膜３３で被覆した半導体研磨布用コンディショナーを用意した。それ以外は、実施例２と同様の条件として測定を行った。

表１に示す通り、実施例１においては、比較例１に比べＷＲＲが大幅に高められており、また、ＷＲＲが全て２２００Å／分以上に確保されて、ダイヤモンド膜３の表面３Ｂに形成された孔３Ａのエッジが半導体研磨布５４を精度よく研削加工していることがわかった。すなわち、半導体研磨布用コンディショナー１０において、ダイヤモンド膜３の下地のポーラス膜２を多孔質状に形成すると、ダイヤモンド膜３の表面３Ｂには複数の孔３Ａがこの表面３Ｂから凹んで形成されるとともに、これらの孔３Ａのエッジが半導体研磨布５４に切り込んで、半導体研磨布用コンディショナー１０の研削性能（すなわち切れ味及び切れ味の持続性）を著しく向上させることがわかった。
また、実施例１では、測定初期（２００Ｒｕｎ）から後期（１４００Ｒｕｎ）にかけて、ＷＲＲの変動が抑制されており、研削精度が長期に亘り安定して確保されることがわかった。

また、実施例２においても、比較例２に比べＷＲＲが大幅に高められており、ＷＲＲが全て２６００Å／分以上に確保された。すなわち、半導体研磨布用コンディショナー２０において、ダイヤモンド膜３３の下地のポーラス膜３２及び切刃３４を多孔質状に形成すると、ダイヤモンド膜３３の表面３３Ｂには複数の孔３３Ａがこの表面３３Ｂから凹んで形成されるとともに、これらの孔３３Ａのエッジが半導体研磨布５４に切り込んで、半導体研磨布用コンディショナー２０の研削性能を大幅に向上させることがわかった。またこの場合、切刃３４の刃先単圧の増加もあり、切れ味、切れ味の持続性、安定性ともに顕著な改善が見受けられた。

本発明の第１の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを示す概略側断面図である。本発明の第１の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーのダイヤモンド膜の表面を拡大して示す概略平面図である。本発明の第１の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーの製造手順を説明する図である。本発明の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを備えた半導体研磨装置の概略構成を示す斜視図である。本発明の第２の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを示す概略平面図である。本発明の第２の実施形態に係る半導体研磨布用コンディショナーを示す概略部分側断面図である。

符号の説明

１，２１基板
１Ａ基板の表面
２，３２ポーラス膜
２Ａ，３２Ａ気孔
２Ｂ，３２Ｂポーラス膜の表面
３，３３ダイヤモンド膜
３Ａ，３３Ａ孔
１０，２０半導体研磨布用コンディショナー
３１Ａ基部（基板）の表面
３４切刃
５０半導体研磨装置
５４半導体研磨布
Ｇセラミックス系接着剤

Claims

基板の表面を半導体研磨布に対向配置させて研削加工を施す半導体研磨布用コンディショナーであって、
前記基板は、該基板の前記表面に形成された多孔質状のポーラス膜を有し、
前記ポーラス膜の前記半導体研磨布側を向く表面が、この表面に露出する前記ポーラス膜の気孔の部分に孔を有するようにしてダイヤモンド膜で被覆されていることを特徴とする半導体研磨布用コンディショナー。
請求項１に記載の半導体研磨布用コンディショナーであって、
前記ポーラス膜の気孔率が、１０％〜５０％の範囲内に設定されていることを特徴とする半導体研磨布用コンディショナー。
請求項１又は２に記載の半導体研磨布用コンディショナーであって、
前記ポーラス膜の表面には、該表面から突出する切刃が複数形成されており、
前記表面及び前記切刃が、前記ダイヤモンド膜で被覆されていることを特徴とする半導体研磨布用コンディショナー。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体研磨布用コンディショナーの製造方法であって、
前記基板の前記半導体研磨布側を向く表面に、セラミックス系接着剤を塗布し、前記セラミックス系接着剤を加熱して前記ポーラス膜を形成する工程と、
前記ポーラス膜の表面に、ＣＶＤ法を用いて前記ダイヤモンド膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体研磨布用コンディショナーの製造方法。
請求項４に記載の半導体研磨布用コンディショナーの製造方法であって、
前記ダイヤモンド膜を形成する工程は、前記ポーラス膜の表面に、該表面から突出する切刃を形成した後、前記ダイヤモンド膜を形成することを特徴とする半導体研磨布用コンディショナーの製造方法。
半導体研磨布及び半導体研磨布用コンディショナーを備えた半導体研磨装置であって、
前記半導体研磨布用コンディショナーとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体研磨布用コンディショナーを用いたことを特徴とする半導体研磨装置。