專(zhuān)利名稱(chēng)：Cmp調(diào)節(jié)器、用于cmp調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法以及cmp調(diào)節(jié)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于消除半導(dǎo)體電路板用的研磨布的堵塞、除去異物的CMP調(diào)節(jié)器、用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法及CMP調(diào)節(jié)器的制造方法。此外，CMP調(diào)節(jié)器在業(yè)界也被稱(chēng)作CMP修整器。
背景技術(shù)：
在晶片的拋光中，提出了稱(chēng)作CMP(Chemical Mechanical Polishing)的研磨方法。CMP是通過(guò)使化學(xué)研磨作用疊加在機(jī)械的研磨作用上來(lái)加工，能夠做到確保研磨速度與被研磨部件無(wú)缺陷二者兼?zhèn)涞姆椒?，在硅片的精加工拋光工藝中被廣泛使用。
另外，近年來(lái)，隨著器件的高度集成化，在制造集成電路的規(guī)定階段，對(duì)晶片表面或在晶片表面上形成了導(dǎo)電體·電介質(zhì)層的半導(dǎo)體基板表面進(jìn)行研磨已變得很必要。半導(dǎo)體基板通過(guò)研磨除去高的隆起、劃痕、粗糙等表面缺陷。通常，該工序是在于晶片上形成各種元件及集成電路的期間進(jìn)行。在該研磨工序中，與硅片的精加工拋光工序同樣，有必要使研磨速度及無(wú)缺陷二者兼?zhèn)洹Ｍㄟ^(guò)導(dǎo)入化學(xué)研漿(slurry)，進(jìn)行對(duì)半導(dǎo)體表面施加更大的研磨去除速度及無(wú)缺陷性的化學(xué)的且機(jī)械的平坦化。
作為CMP工序的一例，如圖8所示，例如應(yīng)用使具有5～300nm左右粒徑的二氧化硅顆粒懸濁在氫氧化鈉、氨及胺等堿溶液中且PH9～12左右的化學(xué)研漿101，及由聚氨酯樹(shù)脂等構(gòu)成的研磨布102。在研磨時(shí)，通過(guò)一邊流布化學(xué)研漿101，一邊使半導(dǎo)體基板103以適當(dāng)?shù)膲毫τ|接研磨布102，并通過(guò)如該圖中箭頭所示地使其相對(duì)旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行研磨。
并且，作為前述研磨布102的調(diào)節(jié)方法(修整方法)，一邊在研磨布102上流過(guò)水或化學(xué)研漿101，一邊進(jìn)行使用了CMP調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，消除研磨布的堵塞，并除去異物。使用CMP調(diào)節(jié)器進(jìn)行的調(diào)節(jié)，可通過(guò)在半導(dǎo)體基板103的研磨結(jié)束后，使CMP調(diào)節(jié)器觸接研磨布102，或者在半導(dǎo)體基板103研磨的同時(shí)，在與半導(dǎo)體基板103的觸接位置不同的位置處使CMP調(diào)節(jié)器觸接在研磨布102上而進(jìn)行。
在以往的用于研磨布的調(diào)節(jié)(洗刷)的CMP調(diào)節(jié)器中，如圖9所示，在圓板狀的支撐部件201的表面上，作為硬質(zhì)磨粒，用人手撒等方法使金剛石顆粒202適當(dāng)均勻地分布，然后使這些金剛石顆粒202固著。
但是，這種情況下，無(wú)論如何仔細(xì)地撒布金剛石顆粒202，其分布都會(huì)疏密不均。當(dāng)使用這種金剛石顆粒202的分布疏密不均的修整器時(shí)，在金剛石顆粒202的集中部分(密集部分)，化學(xué)研漿中的磨粒容易凝集。并且，該磨粒的凝集附著在研磨布(圖8中的102)上，會(huì)引起在半導(dǎo)體基板(圖8中的103)上產(chǎn)生微小劃痕這樣的嚴(yán)重問(wèn)題。另外，金剛石顆粒202的不均勻分布，成為在修整器固體間的差異的原因，妨礙穩(wěn)定的修整器特性的發(fā)現(xiàn)。
另外，在以往的CMP調(diào)節(jié)器中，因?yàn)檠袧{的排放不良，導(dǎo)致微小劃痕很多。此外，為了改良研漿的排放，如圖14所示，預(yù)先在支撐部件201上形成用于使化學(xué)研漿排放的排放槽203等，在研磨時(shí)，可借助該排放槽203使化學(xué)研漿101排放。但是，在支撐部件201上形成有排放槽203的中，恐怕會(huì)對(duì)CMP調(diào)節(jié)器的特性帶來(lái)不良影響，另外，對(duì)該排放槽的加工需要費(fèi)功夫，結(jié)果成了成本增加的主要原因。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于前述的問(wèn)題所完成的，在本發(fā)明的第一形態(tài)中，其目的在于在抑制半導(dǎo)體基板表面的微小劃痕的同時(shí)，能夠得到穩(wěn)定的CMP調(diào)節(jié)器特性。
根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器，是具備支撐部件、及設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其特征在于前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒被規(guī)則地排列在前述支撐部件的面上。
另外，作為根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的其他的特征在于，前述硬質(zhì)磨粒被配置于在前述支撐部件的面上以正方形制成的單位格子的各頂點(diǎn)處。
再有，作為根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的其他的特征在于，前述硬質(zhì)磨粒被配置于在前述支撐部件的面上以三角形制成的單位格子的各頂點(diǎn)處。
又，根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的另一CMP調(diào)節(jié)器，是具備支撐部件、及設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其特征在于，在存在前述硬質(zhì)磨粒的一定面積的區(qū)域間，前述硬質(zhì)磨粒的密度的偏差在±50％以內(nèi)。
另外，作為根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的其他的特征在于，前述硬質(zhì)磨粒是金剛石顆粒。
此外，作為根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的其他的特征在于，通過(guò)使用含有0.5～20wt％的選自鈦、鉻或鋯中的1種或以上的熔點(diǎn)為650℃～1200℃的合金，將前述金剛石顆粒單層釬焊在由金屬及/或合金構(gòu)成的前述支撐部件上，在前述金剛石顆粒和前述合金的界面上，形成選自鈦、鉻或鋯中的金屬的碳化物層。
根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其特征在于包括將形成有被規(guī)則地排列的多個(gè)貫通孔的薄板狀的排列部件定位于被排列面上的工序，以及將硬質(zhì)磨粒放入上述排列部件的各貫通孔中的工序。
另外，作為用于根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法的其他的特征在于，前述被排列面是構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面。
另外，用于根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的另一CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其特征在于包括將多個(gè)硬質(zhì)磨粒以使其規(guī)則地排列的狀態(tài)保持在保持部件上的工序，以及將由前述保持部件所保持的硬質(zhì)磨粒轉(zhuǎn)印在構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面上的工序。
另外，作為用于根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法的其他的特征在于，在前述保持部件上設(shè)用于保持前述硬質(zhì)磨粒的第1粘著手段，在前述支撐部件的表面上設(shè)第2粘著手段，并使這些第1粘著手段及第2粘著手段的性質(zhì)保持有差異。
根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的制造方法，其特征在于利用上述用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，使前述硬質(zhì)磨粒排列在前述支撐部件的表面上，然后將前述硬質(zhì)磨粒固著在前述支撐部件上。
在如上述形成的本發(fā)明的第一形態(tài)中，因?yàn)橛操|(zhì)磨粒的分布不會(huì)疏密不均，所以，即使使用該CMP調(diào)節(jié)器，在硬質(zhì)磨粒的密集部分研漿中的磨粒凝集的現(xiàn)象也不會(huì)發(fā)生。
另一方面，在本發(fā)明的第二形態(tài)中，其目的在于在能夠得到穩(wěn)定的CMP調(diào)節(jié)器特性的同時(shí)，不用形成排放槽等也能夠在研磨時(shí)使研漿等排放，以減少微小劃痕。
根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器，是具備支撐部件、以及設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其特征在于前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒被規(guī)則地、且以自前述支撐部件的內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸減小的方式被排列在前述支撐部件的面上。
根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)的另一種CMP調(diào)節(jié)器，是具備支撐部件、及設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其特征在于在前述支撐部件的面上，使不存在前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒的區(qū)域確保呈略放射狀。
用于根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其特征在于包括將形成有規(guī)則地、且以自內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸減小的方式使其排列的多個(gè)貫通孔的薄板狀的排列部件定位于被排列面上的工序，以及將硬質(zhì)磨粒放入前述排列部件的各貫通孔中的工序。
用于根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)的另一CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其特征在于包括將使不存在多個(gè)貫通孔的區(qū)域確保呈略放射狀的薄板狀的排列部件定位于被排列面上的工序，以及將硬質(zhì)磨粒放入前述排列部件的各貫通孔中的工序。
用根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)的另一于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其特征在于包括將多個(gè)硬質(zhì)磨粒以使其規(guī)則地、且以自內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸減小的方式排列的狀態(tài)保持在保持部件上的工序，以及將由前述保持部件保持的硬質(zhì)磨粒轉(zhuǎn)印到構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面上的工序。
用于根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)的另一CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其特征在于包括以使不存在多個(gè)硬質(zhì)磨粒的區(qū)域確保呈略放射狀的狀態(tài)將前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒保持在保持部件上的工序，以及將由前述保持部件所保持的硬質(zhì)磨粒轉(zhuǎn)印到構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面上的工序。
根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的制造方法，其特征在于利用前述用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，使前述硬質(zhì)磨粒排列在前述支撐部件的表面上，然后將前述硬質(zhì)磨粒固著在前述支撐部件的表面上。
圖1是關(guān)于本發(fā)明的第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的說(shuō)明圖。
圖2是表示本發(fā)明的第一形態(tài)的金剛石顆粒2的排列的一例的圖。
圖3是表示本發(fā)明的第一形態(tài)的金剛石顆粒2的排列的另一例的圖。
圖4是本發(fā)明的第一形態(tài)中根據(jù)第1個(gè)方法進(jìn)行的金剛石顆粒2的排列方法的說(shuō)明圖。
圖5是本發(fā)明的第一形態(tài)的排列板5的說(shuō)明圖。
圖6A及圖6B是本發(fā)明的第一形態(tài)中根據(jù)第2個(gè)方法進(jìn)行的金剛石排列方法的說(shuō)明圖，圖6A表示在前述排列板7上散布金剛石顆粒2的樣態(tài)，圖6B表示從排列板7上剝離粘合片10時(shí)的狀態(tài)。
圖7是本發(fā)明的第一形態(tài)中根據(jù)第2個(gè)方法進(jìn)行的金剛石顆粒2的排列方法的說(shuō)明圖。
圖8是CMP工藝的說(shuō)明圖。
圖9是關(guān)于以往的CMP調(diào)節(jié)器的說(shuō)明圖。
圖10是關(guān)于本發(fā)明的第二形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器的說(shuō)明圖。
圖11是表示本發(fā)明的第二形態(tài)的金剛石顆粒12的排列的一例的圖。
圖12是表示本發(fā)明的第二形態(tài)的金剛石顆粒12的排列的另一例的圖。
圖13是本發(fā)明的第二形態(tài)的排列板15的說(shuō)明圖。
圖14是表示形成有排放槽203的CMP調(diào)節(jié)器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
基于第一形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器以下，參照附圖，對(duì)根據(jù)本發(fā)明第一形態(tài)的半導(dǎo)體基板用研磨布的CMP調(diào)節(jié)器、用于半導(dǎo)體基板用研磨布的CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法、以及CMP調(diào)節(jié)器制造方法的實(shí)施形式進(jìn)行說(shuō)明。
利用圖1，對(duì)CMP調(diào)節(jié)器進(jìn)行說(shuō)明。如該圖中所示，在由不銹鋼等構(gòu)成的圓板狀的支撐部件1的表面上，作為硬質(zhì)磨粒固著有金剛石顆粒2。另外，在圖1中所示的外觀是一例，但也可以不在支撐部件1的全部表面上都存在金剛石顆粒2，例如，可以在支撐部件1的表面上形成用于化學(xué)研漿排放的排放槽。
圖2、3是支撐部件1的表面的放大圖，表示金剛石顆粒2的排列。在圖2中所示的是將金剛石顆粒2排列成圍棋盤(pán)狀的情況，在支撐部件1的表面上，在以正方形制成的單位格子A的各個(gè)頂點(diǎn)配置金剛石顆粒2。換句話說(shuō)，如該圖中的單點(diǎn)劃線所示，可以認(rèn)為是以一定間隔平行地并列的第1直線組L1，以及以一定間隔平行地并列、且與前述第1直線組L1成90度角度相交的第2直線組L2，在這些直線組L1、L2的交點(diǎn)處配置金剛石顆粒2。
圖3中所示的是將金剛石顆粒2排列成蜂窩狀的情況，在支撐部件1的表面上，在以正三角形制成的單位格子B的各個(gè)頂點(diǎn)配置金剛石顆粒2。換句話說(shuō)，如該圖中的單點(diǎn)劃線所示，可以認(rèn)為是以一定間隔平行地并列的第3直線組L3，以及以一定間隔平行地并列、且與前述第3直線組L3成120度角度相交的第4直線組L4，在這些直線組L3、L4的交點(diǎn)處配置金剛石顆粒2。
在圖2中所示的排列中，對(duì)應(yīng)某一金剛石顆粒2，距與其在上下左右方向鄰近的4個(gè)金剛石顆粒2的距離為r，另外，距與其在斜方向相鄰近的4個(gè)金剛石顆粒2的距離為 r。
在圖3中所示的排列中，對(duì)應(yīng)某一金剛石顆粒2，距與其鄰近的6個(gè)金剛石顆粒2的距離全部為r。因此，圖3中所示的排列中，金剛石顆粒2的分布更緊密而變得均勻，并能夠得到更優(yōu)良的CMP調(diào)節(jié)器特性。
下面，參照?qǐng)D4～7，對(duì)根據(jù)本發(fā)明第二形態(tài)的金剛石顆粒2的排列方法進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施形態(tài)中，根據(jù)如下面的2個(gè)方法，排列金剛石顆粒2。
在第1個(gè)方法中，如圖4所示，在設(shè)置有釬焊焊料3的支撐部件1的表面上預(yù)先涂布粘結(jié)劑4。然后在涂布有粘結(jié)劑4的支撐部件1的表面上載置排列板5，進(jìn)行掩膜。
在排列板5上，又如圖5所示，形成有用于使金剛石顆粒2排列的貫通孔6。即，在排列板5上，與圖2、3所示的排列同樣地排列有貫通孔6。貫通孔6的口徑X，與金剛石顆粒2的尺寸D相對(duì)應(yīng)，為1.0D＜X＜2.0D，以使得在1個(gè)貫通孔6中不會(huì)同時(shí)進(jìn)入1個(gè)以上的金剛石顆粒2。另外，在排列板5的周?chē)?，設(shè)置散落防止壁5a。
如圖4所示，在已將前述排列板5載置在支撐部件1的表面上的情況下，將金剛石顆粒2散布在排列板5上。這時(shí)，通過(guò)對(duì)排列板5施加適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)等，使金剛石顆粒2進(jìn)入到所有的貫通孔6中。如果在所有的貫通孔6中都有金剛石顆粒2進(jìn)入，則利用刷子等將排列板5上的多余的金剛石顆粒2除去。之后，若將排列板5從支撐部件1的表面上取下，則金剛石顆粒2能夠以如圖2、3所示的排列狀態(tài)殘留在支撐部件1的表面上。
如上所述，若已使金剛石顆粒2排列在支撐部件1的表面上，則通過(guò)進(jìn)行單層釬焊，將金剛石顆粒2固著。在進(jìn)行該釬焊的時(shí)候，被涂布在支撐部件1的表面上的粘結(jié)劑4因?qū)︹F焊焊料的加熱而升華，不會(huì)殘留在支撐部件1的表面上。
另外，在第1個(gè)方法中，代替排列板5，也可以使用由金屬絲編織的網(wǎng)。即，將網(wǎng)的各開(kāi)口部分作為排列板5中所說(shuō)的貫通孔6來(lái)使用，使金剛石顆粒2進(jìn)入該開(kāi)口部分，從而排列在支撐部件1的表面上。
在第2個(gè)方法中，如同前述第1個(gè)方法那樣并不是將金剛石顆粒2直接排列在支撐部件1的表面上，而是使其暫且排列在粘貼片等保持部件上，然后在轉(zhuǎn)印在支撐部件1的表面上。
如圖6(a)所示，在排列板7上，形成有用于使金剛石排列的凹部8。即，在排列板7上，與圖2、3所示的排列同樣地排列有凹部8。另外，將凹部8的口徑X，相對(duì)于金剛石顆粒2的尺寸D，設(shè)為1.0D＜X＜2.0D，這與前述第1個(gè)方法中所述的貫通孔6是同樣的。
在前述排列板7上散布金剛石顆粒2。這時(shí)，也如同前述第1個(gè)方法中說(shuō)明的那樣，通過(guò)對(duì)排列板7施加適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)等，使得金剛石顆粒2進(jìn)入到所有的凹部8中。若在所有的凹部8中都有金剛石顆粒2進(jìn)入，則利用刷子9等將排列板7上的多余的金剛石顆粒2除去。
接著，在排列板7的凹部8的開(kāi)口的一面上貼附粘貼片10。然后，如圖6(b)所示，當(dāng)通過(guò)將排列板7上下翻轉(zhuǎn)等，將粘貼片10剝離時(shí)，則能夠?qū)⒔饎偸w粒2以所排列的狀態(tài)保持在粘貼片10上。
使前述粘貼片10的保持有金剛石顆粒2的粘貼面貼合在涂布有粘結(jié)劑4的支撐部件1的表面上。從而，如圖7所示，金剛石顆粒2形成為一端被支撐在粘貼片10側(cè)，另一端被支撐在支撐部件1的表面?zhèn)鹊臓顟B(tài)。然后，若將金剛石顆粒2保留在支撐部件1的表面上，僅將粘貼片10除去，則可使金剛石顆粒2排列在支撐部件1的表面上。
作為僅將粘貼片10除去的方法，例如，使粘貼片10的粘結(jié)材料的溶解性與支撐部件1側(cè)的粘結(jié)劑4的溶解性保持差異即可。這種情況下，在圖7所示的狀態(tài)下，如果設(shè)成可使粘貼片10的粘結(jié)劑溶解的環(huán)境，則能夠使支撐部件1側(cè)的粘結(jié)劑4維持其保持力不變，使粘貼片10的粘結(jié)劑溶解，僅將粘貼片10除去。
如果已經(jīng)使金剛石顆粒2如上所述地排列在支撐部件1的表面上，則進(jìn)行單層釬焊，將金剛石顆粒2固著。在進(jìn)行該釬焊的時(shí)候，涂布在支撐部件1的表面上的粘結(jié)劑4因?qū)︹F焊焊料的加熱而升華，不會(huì)殘留在支撐部件1的表面上。
另外，在第2個(gè)方法中，是在排列板7上形成凹部8，但形成貫通孔也可以。在這種情況下，因?yàn)槿绻麑D4中所示的支撐部件1替換成粘貼片10，則能夠使金剛石顆粒排列在粘貼片10上，所以只要將其轉(zhuǎn)印到支撐部件1的表面上即可。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，由于使金剛石顆粒規(guī)則地排列，所以，金剛石顆粒的分布不會(huì)疏密不均，即便使用該CMP調(diào)節(jié)器，在金剛石顆粒的密集部分研漿中的磨粒凝集的現(xiàn)象也不會(huì)發(fā)生，能夠最小限度地抑制半導(dǎo)體基板表面的微小劃痕。另外，在CMP調(diào)節(jié)器之間的固體差消失，能夠得到穩(wěn)定的CMP調(diào)節(jié)器特性。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，是如圖2、3所示地使金剛石顆粒排列，但若從在金剛石顆粒的分布方面不能疏密不均這樣的觀點(diǎn)來(lái)看，即便是圖2、3中所示以外的排列，對(duì)金剛石顆粒的密度只要有一定的規(guī)則即可。例如，在支撐部件1的表面內(nèi)的存在金剛石顆粒的區(qū)域中，在存在有平均數(shù)個(gè)～數(shù)十個(gè)、例如存在20個(gè)金剛石顆粒2的某一定面積的區(qū)域間，只要金剛石顆粒2的密度的偏差控制在±50％以內(nèi)即可。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，作為本發(fā)明中所稱(chēng)的硬質(zhì)磨粒使用了金剛石顆粒2，但使用其他材質(zhì)，例如使用由立方晶系氮化硼、碳化硼、碳化硅或氧化鋁等構(gòu)成的材質(zhì)也可以。
另外，作為使金剛石顆粒2向支撐部件1上固著方法，使用釬焊以外的方法，例如通過(guò)鎳電鍍等使其固著也可以。
在此，作為較佳的一個(gè)例子，對(duì)通過(guò)釬焊金剛石顆粒來(lái)固著的方法進(jìn)行說(shuō)明，作為釬焊焊料，通過(guò)使用含有0.5～20wt％的選自鈦、鉻或鋯中的1種或以上的熔點(diǎn)為650℃～1200℃的合金，在金剛石顆粒和釬焊合金的界面上形成該金屬的碳化物層。之所以將包含于釬焊焊料中的選自鈦、鉻或鋯中的1種或以上的材料設(shè)為0.5～20wt％，是因?yàn)榧偃缡潜?.5wt％還少的含有量，則在金剛石與釬焊合金的界面上不會(huì)形成該金屬的碳化物層，而若添加20wt％，則能夠形成表現(xiàn)出充分的接合強(qiáng)度的碳化物層。
之所以將釬焊合金設(shè)為熔點(diǎn)650℃～1200℃的合金，是因?yàn)樵诓坏?50℃的釬焊溫度下，得不到接合強(qiáng)度，而在超過(guò)1200℃的釬焊溫度下，則會(huì)因引起金剛石的劣化而不夠理想。
釬焊合金的厚度，以金剛石顆粒的0.2～1.5倍的厚度為宜。這是因?yàn)槿暨^(guò)薄，金剛石與釬焊合金的接合強(qiáng)度降低，若過(guò)厚，則容易引起釬焊焊料與支撐部件的剝離。
金剛石顆粒的粒徑，優(yōu)選為50μm～300μm。若為不足50μm的微粒的金剛石顆粒，得不到充分的研磨速度，此外，有容易凝集的傾向。另外，若為超過(guò)300μm的粗粒的金剛石顆粒，則研磨時(shí)的應(yīng)力集中變大，變得容易脫落。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)，即便使用相關(guān)的CMP調(diào)節(jié)器，在硬質(zhì)磨粒的密集部分研漿中的磨粒也不會(huì)凝集，能夠最小限度地抑制半導(dǎo)體基板表面的微小劃痕。另外，在CMP調(diào)節(jié)器間的固體差消失，能夠得到穩(wěn)定的CMP調(diào)節(jié)器性能，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的量產(chǎn)的CMP工藝。根據(jù)第二形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第二形態(tài)的半導(dǎo)體基板用研磨布的CMP調(diào)節(jié)器的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。另外，關(guān)于在本形態(tài)中的用于半導(dǎo)體基板用研磨布的CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法、以及CMP調(diào)節(jié)器制造方法，除了使用圖13中所示的排列板15來(lái)代替圖5中所示的排列板5以外，因?yàn)槟軌蚺c前述第一形態(tài)中的第1及第2個(gè)方法同樣地進(jìn)行，所以在此援用在第一形態(tài)中的說(shuō)明。
利用圖10，對(duì)CMP調(diào)節(jié)器進(jìn)行說(shuō)明。如該圖所示，在由不銹鋼等構(gòu)成的圓板狀的支撐部件11的表面上，作為硬質(zhì)磨粒固著有金剛石顆粒12。
在圖11、12中表示在支撐部件11的表面上的金剛石顆粒12的排列的概要。圖11中所示的例子，是設(shè)計(jì)成從圓板狀的支撐部件11的中心呈放射狀延伸的多個(gè)直線(單點(diǎn)劃線L)，在這些直線上排列金剛石顆粒12。在這樣形成的CMP調(diào)節(jié)器中，金剛石顆粒12是以從支撐部件11的內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸變小的方式被排列的，在支撐部件11的表面上，不存在金剛石顆粒12的區(qū)域也被確保呈放射狀。
另外，圖12中所示的例子，是設(shè)計(jì)成從圓板狀的支撐部件11的中心呈放射狀延伸的多個(gè)曲線(單點(diǎn)劃線L)，在這些曲線上配置金剛石顆粒12。在這樣形成的CMP調(diào)節(jié)器中，金剛石顆粒12是以從支撐部件11的內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸變小的方式被排列的，在支撐部件11的表面上，不存在金剛石顆粒12的區(qū)域也被確保呈放射狀。在本發(fā)明中所謂的略放射狀，不僅是指如圖11所示的呈直線地放射的情況，也包括如圖12所示的呈曲線地放射的情況。
此外，實(shí)際的金剛石顆粒12，與支撐部件11相比是非常小的，但在圖10或后述的圖11、12中，為了簡(jiǎn)單地進(jìn)行說(shuō)明而將金剛石顆粒12放大示意。另外，關(guān)于直線或曲線的數(shù)量也同樣，是以更密的狀態(tài)使其放射的，不過(guò)在圖11、12中簡(jiǎn)單地進(jìn)行示意。
在本發(fā)明的第二形態(tài)中的金剛石顆粒12的排列方法以及CMP調(diào)節(jié)器的制造方法，除了使用圖13中所示的排列板15來(lái)代替圖5中所示的排列板5以外，能夠以與前述第一形態(tài)中所說(shuō)明的第1個(gè)方法及第2個(gè)方法同樣的方法進(jìn)行。在該排列板15上，又如圖13所示，形成有用于使金剛石顆粒2排列的貫通孔16。即，在排列板15上，與圖11、12所示的排列同樣地排列有貫通孔16。貫通孔16的口徑X，與金剛石顆粒12的尺寸D相對(duì)應(yīng)，為1.0D＜X＜2.0D，以使得在1個(gè)貫通孔16中不會(huì)同時(shí)進(jìn)入1個(gè)以上的金剛石顆粒12。另外，在排列板15的周?chē)O(shè)置散落防止壁15a。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)，因?yàn)槟軌蚴菇饎偸w粒12規(guī)則地排列，所以，在CMP調(diào)節(jié)器之間的固體差消失，能夠得到穩(wěn)定的CMP調(diào)節(jié)器特性。另外，通過(guò)使金剛石顆粒12從支撐部件11的中心呈放射狀地排列，能夠使其以自支撐部件11的內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸變小的方式進(jìn)行排列，另外，能夠呈放射狀地確保不存在金剛石顆粒12的區(qū)域，所以，在研磨時(shí)能夠使研漿向支撐部件11的外側(cè)排放，減少微小劃痕。并且，因?yàn)闆](méi)有必要為了使研漿排放而對(duì)支撐部件11進(jìn)行特別的研究，所以，能夠使加工的功夫或成本減輕。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)，在CMP調(diào)節(jié)器間的固體差消失，能夠得到穩(wěn)定的CMP調(diào)節(jié)器性能，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的量產(chǎn)的CMP工藝。另外，因?yàn)樵谘心r(shí)能夠使研漿排放，能夠減輕微小劃痕，并且，沒(méi)有必要為此而對(duì)支撐部件進(jìn)行特別的研究，所以，能夠使加工的功夫或成本減輕。
下面，根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的第一形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
使金剛石顆粒粒徑為150～210μm，在鐵素體系不銹鋼制的支撐部件上使用Ag-Cu-3Zr(熔點(diǎn)800℃)的釬焊金屬，在10-5乇的真空中，在釬焊溫度850℃下保持30分鐘，完成單層釬焊。對(duì)CMP調(diào)節(jié)器，就傳統(tǒng)類(lèi)型A(以手撒金剛石顆粒的)、類(lèi)型B(圖2中所示的圍棋盤(pán)狀排列)、類(lèi)型C(圖3中所示的蜂窩狀排列)的3個(gè)類(lèi)型，各自準(zhǔn)備10枚。
然后，對(duì)各CMP調(diào)節(jié)器，對(duì)10枚貼附有TEOS膜的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行研磨實(shí)驗(yàn)。即，對(duì)A、B、C的每一類(lèi)型，各進(jìn)行100枚研磨。每進(jìn)行1次研磨進(jìn)行2分鐘修整。
然后，從100枚已經(jīng)研磨的晶片中，對(duì)每10枚中的1枚，共計(jì)10枚晶片測(cè)量微小劃痕的數(shù)量，若將使用了類(lèi)型A的CMP調(diào)節(jié)器情況下的微小劃痕的數(shù)量設(shè)為100，則使用了類(lèi)型B、C的修整器的情況下的微小傷痕的數(shù)量的相對(duì)值分別為26、17。
從該結(jié)果也可以清楚，B、C類(lèi)型的CMP調(diào)節(jié)器，與A類(lèi)型的以往的修整器相比，能夠使晶片表面的微小劃痕大幅度減少。另外，因?yàn)樵贑MP調(diào)節(jié)器間的CMP調(diào)節(jié)器特定的差異小，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的量產(chǎn)的CMP工藝。
權(quán)利要求
1.一種CMP調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器是具備支撐部件和設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒被規(guī)則地排列在前述支撐部件的面上。
2.如權(quán)利要求1所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述硬質(zhì)磨粒被配置于在前述支撐部件的面上以正方形制成的單位格子的各頂點(diǎn)處。
3.如權(quán)利要求1所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述硬質(zhì)磨粒被配置于在前述支撐部件的面上以三角形制成的單位格子的各頂點(diǎn)處。
4.一種CMP調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器是具備支撐部件和設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其中在存在前述硬質(zhì)磨粒的一定面積的區(qū)域間，前述硬質(zhì)磨粒的密度的偏差在±50％以內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述硬質(zhì)磨粒是金剛石顆粒。
6.如權(quán)利要求5所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中通過(guò)使用含有0.5～20wt％的選自鈦、鉻或鋯中的1種或以上的熔點(diǎn)為650℃～1200℃的合金，將前述金剛石顆粒單層釬焊在由金屬及/或合金構(gòu)成的前述支撐部件上，在前述金剛石顆粒和前述合金的界面上，形成選自鈦、鉻或鋯中的金屬的碳化物層。
7.一種用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，包括將形成有被規(guī)則地排列的多個(gè)貫通孔的薄板狀的排列部件定位于被排列面上的工序，以及將硬質(zhì)磨粒放入前述排列部件的各貫通孔中的工序。
8.如權(quán)利要求7所述的用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其中前述被排列面是構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面。
9.一種用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，包括將多個(gè)硬質(zhì)磨粒以使其規(guī)則地排列的狀態(tài)保持在保持部件上的工序，以及將由前述保持部件所保持的硬質(zhì)磨粒轉(zhuǎn)印在構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面上的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，在前述保持部件上設(shè)用于保持前述硬質(zhì)磨粒的第1粘著手段，在前述支撐部件的表面上設(shè)第2粘著手段，并使這些第1粘著手段及第2粘著手段的性質(zhì)保持有差異。
11.一種CMP調(diào)節(jié)器的制造方法，利用記載于權(quán)利要求7～10的任意一項(xiàng)中的用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，使前述硬質(zhì)磨粒排列在前述支撐部件的表面上，然后將前述硬質(zhì)磨粒固著在前述支撐部件上。
12.一種CMP調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器是具備支撐部件和設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒被規(guī)則地、且以自前述支撐部件的內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸減小的方式被排列在前述支撐部件的面上。
13.如權(quán)利要求12所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述硬質(zhì)磨粒自前述支撐部件的中心呈略放射狀地被排列。
14.一種CMP調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器是具備支撐部件和設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒的CMP調(diào)節(jié)器，其中，在前述支撐部件的面上，使不存在前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒的區(qū)域確保呈略放射狀。
15.如權(quán)利要求12～14中任意一項(xiàng)所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述硬質(zhì)磨粒是金剛石顆粒。
16.如權(quán)利要求15所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中通過(guò)使用含有0.5～20wt％的選自鈦、鉻或鋯中的1種或以上的熔點(diǎn)為650℃～1200℃的合金，將前述金剛石顆粒單層釬焊在由金屬及/或合金構(gòu)成的前述支撐部件上，在前述金剛石顆粒和前述合金的界面上，形成選自鈦、鉻或鋯中的金屬的碳化物層。
17.如權(quán)利要求16所述的CMP調(diào)節(jié)器，其中前述熔點(diǎn)為650℃～1200℃的合金是鎳基合金。
18.一種用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，包括將形成有規(guī)則地、且以自內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸減小的方式使其排列的多個(gè)貫通孔的薄板狀的排列部件定位于被排列面上的工序，以及將硬質(zhì)磨粒放入前述排列部件的各貫通孔中的工序。
19.一種用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其包括將使不存在多個(gè)貫通孔的區(qū)域確保呈略放射狀的薄板狀的排列部件定位于被排列面上的工序，以及將硬質(zhì)磨粒放入前述排列部件的各貫通孔中的工序。
20.如權(quán)利要求18或19所述的用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其中前述被排列面是構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面。
21.一種用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其包括將多個(gè)硬質(zhì)磨粒以使其規(guī)則地、且以自內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸減小的方式排列的狀態(tài)保持在保持部件上的工序，以及將由前述保持部件保持的硬質(zhì)磨粒轉(zhuǎn)印到構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面上的工序。
22.一種用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，其包括以使不存在多個(gè)硬質(zhì)磨粒的區(qū)域確保呈略放射狀的狀態(tài)將前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒保持在保持部件上的工序，以及將由前述保持部件所保持的硬質(zhì)磨粒轉(zhuǎn)印到構(gòu)成CMP調(diào)節(jié)器的支撐部件的表面上的工序。
23.如權(quán)利要求21或22所述的用于CMP調(diào)節(jié)器的硬質(zhì)磨粒的排列方法，在前述保持部件上設(shè)用于保持前述硬質(zhì)磨粒的第1粘著手段，在前述支撐部件的表面上設(shè)第2粘著手段，并使這些第1粘著手段及第2粘著手段的性質(zhì)保持有差異。
24.一種CMP調(diào)節(jié)器的制造方法，利用使用在記載于權(quán)利要求18～23中任意一項(xiàng)中的CMP調(diào)節(jié)器上的硬質(zhì)磨粒的排列方法，使前述硬質(zhì)磨粒排列在前述支撐部件的表面上，然后將前述硬質(zhì)磨粒固著在前述支撐部件的表面上。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種能夠在抑制半導(dǎo)體基板表面的劃痕的同時(shí)，得到穩(wěn)定的CMP調(diào)節(jié)器特性的CMP調(diào)節(jié)器。第1形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器是通過(guò)具備支撐部件、及設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒，且前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒被規(guī)則地排列在前述支撐部件的面上而形成的。第二形態(tài)的CMP調(diào)節(jié)器是通過(guò)具備支撐部件、及設(shè)置于前述支撐部件的面上的多個(gè)硬質(zhì)磨粒，且前述多個(gè)硬質(zhì)磨粒被規(guī)則地、且以自前述支撐部件的內(nèi)側(cè)至外側(cè)密度逐漸減小的方式被排列在前述支撐部件的面上而形成的。
文檔編號(hào)B24D18/00GK1482959SQ01821022
公開(kāi)日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月21日
發(fā)明者木下俊哉, 兒, 橋野英兒, 佐藤節(jié)雄, 雄, 一, 荒木隆一 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社