JP3721545B2

JP3721545B2 - 半導体基板用研磨布のドレッサー

Info

Publication number: JP3721545B2
Application number: JP27219896A
Authority: JP
Inventors: 元紀田村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JPH10118912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板の平面化研磨工程で、研磨布の目詰まりや異物除去を行う際に使用される半導体基板用研磨布のドレッサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路を製造する所定の段階で、ウエーハやウエーハ表面に導電体・誘電体層が形成された半導体基板の表面を研磨することが必要である。通常、この工程は、ウエーハ上に種々の装置及び集積回路を形成する間に行われ、化学スラリーを導入することにより、半導体表面のフィルム間に容易により大きな研磨除去速度及び選択度を与えるようにする。この研磨工程はしばしば、化学的かつ機械的平面化（ＣＭＰ；Chemical Mechanical Planarization ）と呼ばれ、薄いかつ平坦の半導体材料を制御された圧力及び温度下で湿った研磨表面に対して保持しかつ回転させる工程を含む。
【０００３】
ＣＭＰ工程では、例えば５〜３００ｎｍ程度の粒径を有するＳｉＯ₂粒子を苛性ソーダ、アンモニヤおよびエタノールアミン等のアルカリ溶液に懸濁させてＰＨ９〜１２程度にした、いわゆるコロイダルシリカからなる化学スラリーとポリウレタン樹脂等からなる研磨布が用いられる。研磨時には、化学スラリーを流布しながら、半導体基板を研磨布に当接させて、研磨が行われる。研磨布は一定時間使用すると表面や内部の目詰まりがおこるのでドレッシングが必要である。ドレッシングは、研磨布に化学スラリーを流しながら、ダイヤモンド電着砥石によりおこなっていた。ダイヤモンドの粒径は、５０μｍ〜３００μｍ程度のものが使用されていた。
【０００４】
ＣＭＰ工程で使用されるドレッサーは、切削や研削で使用される従来のダイヤモンド工具とは、次の点で本質的に異なっている。切削工具ではダイヤモンドが少量脱落してもダイヤモンド脱落後の新生面に別のダイヤモンドが残っていれば切削能力の低下にはならないのに対して、ＣＭＰドレッサーでは研磨布や半導体基板表面を傷つけるためダイヤモンドの脱落が少量でも許容されない点。また、湿式で低い回転数で使用されるので切削工具で求められる耐熱性や極端な耐摩耗性は必要ないが、アルカリ水溶液に対する耐食性が求められる点である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のドレッサーは、ダイヤモンド粒をＮｉ等の金属で電着したものが用いられていた。しかし、ドレッシング中に前記化学スラリーを使用すると、ダイヤモンドは研磨されないが、前記金属は機械的かつ化学的に研磨され、ダイヤモンドの結合強度を弱め、ダイヤモンドが脱落しやすくなるという問題があった。図１に、このプロセスを模式的に示す。ダイヤモンド粒１を接合している金属２は、ドレッシング中に機械的かつ化学的に研磨され、接合部分が少なくなり、機械的接合強度が不足してダイヤモンドの脱落にいたる。
【０００６】
ダイヤモンド電着砥石では、しばしばダイヤモンド粒の脱落や欠損がおこり、研磨布や半導体基板にスクラッチ傷を付ける原因となる。スクラッチ傷の入った半導体基板は、使用できず、製造歩留まりを著しく下げる。このため、ダイヤモンド粒の脱落や欠損のないドレッサーが求められていた。
本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、ダイヤモンド粒の脱落や欠損のない半導体基板用研磨布のドレッサーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明は、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＴｉから選ばれる１種以上を含有する合金によりダイヤモンド粒がろう付け接合された、半導体基板の平面化研磨工程で使用される研磨布のドレッサーであって、さらに前記合金の表面が窒化または炭化された、０．５μｍ以上５０μｍ以下の表面改質層を有することを特徴とするドレッサーである。
【０００９】
【作用】
Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＴｉから選ばれる１種以上を含有する合金によりダイヤモンド粒がろう付け接合され、該合金の表面が窒化または炭化された表面改質層を持ち、該表面改質層の表面硬度が前記合金より向上されたもの、さらに該表面改質層が、０．５μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする半導体基板用研磨布のドレッサーは、ダイヤモンド粒の脱落を防止し、研磨布や半導体基板へのスクラッチ傷を最小限に抑えることができる。その結果、加工精度が高く、歩留まりの高い半導体製造が可能となる。
【００１０】
ダイヤモンド粒を接合する合金をＡｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＴｉから選ばれる１種以上を含有する合金とするのは、比較的容易かつ安価に、電着またはろう付けでき、ダイヤモンドとの接合強度が高く得られるためである。
該合金の表面を窒化または炭化することで、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＴｉの窒化物または炭化物が生成し、これらを含む表面改質層が形成される。この表面改質層は、Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＴｉから選ばれる合金より、機械的かつ化学的に耐久性に優れるため、ドレッシング中に化学スラリーに研磨されにくく、ダイヤモンド粒の脱落を防止する。この表面改質層が、耐摩耗性を十分に発揮するためには、前記合金の表面硬度より高く、その厚さが０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。表面改質層の厚さは、０．５μｍ以上あれば効果が発揮されるが、厚すぎるとダイヤモンド粒との接合部が脆くなり接合強度を弱めるので５０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１１】
窒化または炭化による表面改質層の形成は、ダイヤモンド粒を金属で接合した後、表面を窒素または炭素を含むガス中での熱拡散による窒化または炭化処理が適用できる。イオン窒化、イオン炭化あるいは、イオン注入処理も適用できる。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
図２は本発明の一実施例のドレッサー表面部の拡大断面図である。接合金属２にはＮｉを使用した。ダイヤモンド粒１を接合金属で電着し、さらにイオン窒化を行った。その結果、表面硬度ＨＶが１０％向上した表面改質層４が形成された。表面改質層４の厚さは、３０μｍであった。このドレッサーは、従来のものよりダイヤモンド粒の脱落が約４分の１となり、耐久性を著しく増すことができた。
【００１３】
（実施例２）
ドレッサー表面部の拡大断面は実施例１と同様となった。接合金属２にはＡｇを７５ｗｔ％、Ｃｕを２３ｗｔ％、Ｔｉを２ｗｔ％含む合金を使用した。ダイヤモンド粒１を接合金属でろう付けし、さらに炭素のイオン注入を行った。その結果、表面硬度ＨＶが５％向上した表面改質層４が形成された。表面改質層４の厚さは、１０μｍであった。このドレッサーは、従来のものよりダイヤモンド粒の脱落が約半分となり、耐久性を著しく増すことができた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイヤモンド粒の脱落による半導体基板や研磨布のスクラッチ傷を最小限に抑え、歩留まりの高い半導体基板製造ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のドレッサーによるダイヤモンド粒の脱落の様子を示す模式図である。
【図２】本発明のドレッサーの断面模式図である。
【符号の説明】
１ダイヤモンド粒
２接合金属
３ドレッサー基板
４表面改質層

Claims

Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＴｉから選ばれる１種以上を含有する合金によりダイヤモンド粒がろう付け接合された、半導体基板の平面化研磨工程で使用される研磨布のドレッサーであって、さらに前記合金の表面が窒化された、０．５μｍ以上５０μｍ以下の表面改質層を有することを特徴とする半導体基板用研磨布のドレッサー。
Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＣｒおよびＴｉから選ばれる１種以上を含有する合金によりダイヤモンド粒がろう付け接合された、半導体基板の平面化研磨工程で使用される研磨布のドレッサーであって、さらに前記合金の表面が炭化された、０．５μｍ以上５０μｍ以下の表面改質層を有することを特徴とする半導体基板用研磨布のドレッサー。