(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨液に可溶な粒子を、研磨液に不溶な樹脂によって実用的な被覆樹脂の厚さで完全に被覆し、マイクロカプセルの形態として砥石内に含有させることができる砥石の製造方法、加えて研磨装置を提供する。【解決手段】砥粒には酸化セリウムからなる砥粒の造粒物１８、バインダ１１にはエポキシ樹脂、可溶性粒子（固体粒子）１２には予め乾燥粉末化した界面活性剤、可溶性粒子１２に付着させる樹脂にはアクリル樹脂を用いた。界面活性剤にアクリル樹脂を付着させる工程は、気中懸濁法により、界面活性剤に対して３．０ｗｔ％のアクリル樹脂を付着させた。これらを混合して加熱加圧成形し、可溶性粒子（界面活性剤）１２が封入されたマイクロカプセル１７を含有する砥石を得た。なお、符号１５はバインダ１１の間に形成された空孔を示している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨液に可溶な固体粒子が封入されたカプセルを含有する砥石の製造方法であって、
前記固体粒子の表面に研磨液に不溶な樹脂を付着させて樹脂付着可溶性粒子を形成し、
砥粒と、バインダと、前記樹脂付着可溶性粒子とを混合して混合粉末を形成し、
前記混合粉末を加熱加圧成形することで加熱加圧成形の際に前記固体粒子が封入された前記カプセルを形成することを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項２】
界面活性剤、防食剤、酸化剤、還元剤、分散剤、緩衝剤、キレート化剤、加工促進剤、加工性能安定化剤、鏡面性向上剤、防錆剤、エッチング剤の中から少なくとも１つの添加剤を選択し、
選択された前記添加剤が液体状である場合には該添加剤を乾燥させ粉末化して前記固体粒子を形成することを前記樹脂付着可溶性粒子を形成するための前処理として行うこと特徴とする請求項１に記載の砥石の製造方法。
【請求項３】
前記砥粒と前記バインダとを混合し造粒して予め造粒物を形成した後に、該造粒物を前記樹脂付着可溶性粒子と混合して前記混合粉末を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の砥石の製造方法。
【請求項４】
前記砥粒を造粒して予め造粒物を形成した後に、該造粒物を前記バインダと前記樹脂付着可溶性粒子と共に混合して前記混合粉末を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の砥石の製造方法。
【請求項５】
砥粒と、バインダと、添加剤が封入されたカプセルとを有する砥石の製造方法であって、
前記添加剤の表面に樹脂を付着させ、
前記樹脂が付着された前記添加剤と、砥粒と、バインダとを混合した後、加熱加圧成形することで前記添加剤が封入された前記カプセルを形成することを特徴とする砥石の製造方法。
【請求項６】
砥粒と、バインダと、研磨液に可溶な固体粒子が封入されたカプセルとを有する砥石であって、
前記固体粒子の表面に研磨液に不溶な樹脂を付着させて樹脂付着可溶性粒子を形成し、前記砥粒と、前記バインダと、前記樹脂付着可溶性粒子とを混合して混合粉末を形成し、前記混合粉末を加熱加圧成形することで加熱加圧成形の際に前記固体粒子が封入された前記カプセルが形成されたことを特徴とする砥石。
【請求項７】
界面活性剤、防食剤、酸化剤、還元剤、分散剤、緩衝剤、キレート化剤、加工促進剤、加工性能安定化剤、鏡面性向上剤、防錆剤、エッチング剤の中から少なくとも１つの添加剤を選択し、
選択された前記添加剤が液体状である場合には該添加剤を乾燥させ粉末化して前記固体粒子を形成することを前記樹脂付着可溶性粒子を形成するための前処理として行われたこと特徴とする請求項６に記載の砥石。
【請求項８】
前記砥粒と前記バインダとを混合し造粒して予め造粒物を形成した後に、該造粒物を前記樹脂付着可溶性粒子と混合して前記混合粉末が形成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の砥石。
【請求項９】
前記砥粒を造粒して予め造粒物を形成した後に、該造粒物を前記バインダと前記樹脂付着可溶性粒子と共に混合して前記混合粉末が形成されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の砥石。
【請求項１０】
砥粒と、バインダと、添加剤が封入されたカプセルとを有する砥石であって、
前記添加剤の表面に樹脂を付着させ、
前記樹脂が付着された前記添加剤と、砥粒と、バインダとを混合した後、加熱加圧成形することで前記添加剤が封入された前記カプセルが形成されたことを特徴とする砥石。
【請求項１１】
被研磨物を保持するトップリングと、
請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の砥石を有する研磨テーブルとを備えることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品、機械部品、セラミックス、及び金属等の加工に適した砥石の製造方法に関し、特に半導体ウェハ等の研磨対象物を平坦且つ鏡面状に研磨する砥石の製造方法、及びその製造方法により製造された砥石、並びにその砥石を備えた研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて、回路の配線が微細化し、集積されるデバイスの寸法もより微細化されつつある。そこで、半導体ウェハの表面に形成された被膜を研磨により除去して、表面を平坦化する工程が必要となり、この平坦化の手法として、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置により半導体ウェハを研磨することが行われている。この種の化学機械研磨装置は、研磨布（研磨パッド）を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、ターンテーブルとトップリングとの間に研磨対象物を介在させて、トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与えつつ両者が回転し、研磨布に研磨液（スラリー）を供給しつつ研磨対象物の表面を平坦かつ鏡面状に研磨している。
【０００３】
このような研磨液（スラリー）を用いた化学機械研磨においては、比較的軟らかな研磨布が使用されるので、研磨後においても研磨前に存在する半導体ウェハ上の凹凸パターンに起因した緩やかな凹凸が残留し、完全な平坦度が得られにくい。また、砥粒を多量に含む研磨液を研磨布上に供給しつつ研磨するので、十分な研磨速度を維持するには大量の研磨液が必要となり、経済的でない。これに加え、研磨液はそのまま化学機械研磨装置から排出されて多量の廃棄物となってしまうので環境への負荷が懸念されている。
【０００４】
このような化学機械研磨装置の状況に鑑み、特許文献１に開示されているように、酸化セリウム（ＣｅＯ２）等の砥粒を例えばフェノール樹脂等のバインダを用いて固定した、いわゆる固定砥粒研磨工具を用いて半導体ウェハを研磨することが行われている。このような固定砥粒研磨工具を用いた研磨では、固定砥粒研磨工具が従来の化学機械研磨と異なり硬質であるため、凹凸の凸部が優先的に研磨され、凹部は研磨され難いため、絶対的な平坦度が得やすいという利点がある。また、固定砥粒研磨工具の組成によっては、凸部の研磨が終了し平坦面となると研磨速度が著しく低下し、研磨が事実上進行しなくなる、いわゆるセルフストップ機能と称される好ましい現象が現れる。さらに、固定砥粒研磨工具を用いた研磨では砥粒を多量に含む研磨液を使用しないため、環境への負荷が低減する。
【０００５】
ここで、砥粒だけではなく、界面活性剤、防食剤（膜生成剤）、酸化剤、還元剤、分散剤、緩衝剤（ｐＨ調整剤）、キレート化剤（錯生成剤）、加工促進剤、加工性能安定化剤、鏡面性向上剤、防錆剤、エッチング剤といった添加剤を内部に固定した固定砥粒研磨工具が特許文献２に開示されている。これらの添加物は、従来研磨液に添加されて研磨布に供給されていたものである。このような添加剤を固定砥粒研磨工具の内部に適切に固定することによって、固定砥粒研磨工具の表面から半導体ウェハに添加剤が直接供給されるので、無駄がなく、且つ、研磨液として純水のみを供給するだけで、各種被研磨物に対応した化学機械研磨を行うことができる。
【０００６】
固定砥粒研磨工具に添加剤を固定する形態として、液体状の添加剤をカプセル化して固定砥粒研磨工具に固定する形態、固体状の添加剤をそのまま固定砥粒研磨工具に固定する形態、固体状の添加剤をカプセル化して固定砥粒研磨工具に固定する形態などが考えられる。固体状の添加剤をカプセル化するのは、固定砥粒研磨工具に純水などの研磨液を供給した際に、固定砥粒研磨工具内部の固体状の添加剤が研磨液に接触して溶け出さないようにするためである。
【０００７】
研磨液に可溶な固体粒子を含有する砥石の製造方法として、特許文献３には、砥石と合成樹脂との混合物粉末を製造する工程と、研磨液に可溶な粒子をマイクロカプセルに封入する工程と、上記混合物粉末とマイクロカプセルとを混合する工程と、該マイクロカプセルが混合された上記混合物粉末を圧縮成形し、焼成する工程とからなる砥石の製造方法が開示されている。この特許文献３に記載の製造方法によると、研磨液に可溶な固体粒子（例えば、固体状の添加剤）がマイクロカプセルによって完全に密封されているので、研磨時に研磨液が砥石中に浸透しても固体粒子と研磨液とが接触することが防止され、固体粒子が砥石から流出することがない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１１０６６号公報
【特許文献２】特開２００１−１０５３２９号公報
【特許文献３】特開平７−１５６０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に記載のマイクロカプセルは、Wurster法（気中懸濁被覆法）やスプレードライ法（噴霧乾燥被覆法）等の周知の方法で製造されるため、研磨液に溶解しないように固体粒子を完全に密封することは、実用的な被覆樹脂の厚みでは事実上困難であった。例えば、気中懸濁被覆法では、樹脂溶液から溶剤を気化させることによって固体粒子表面で樹脂を固化させるので、被覆樹脂（被膜）が多孔質となってしまい、固体粒子を完全に密封することは非常に困難である。実際に、気中懸濁被覆法により、封入される粒子の１０ｗｔ％程度、或いはそれ以上の量の樹脂で被覆しても完全に密封することは困難であった。また、完全に密封しようとして被覆厚みを厚くすると、研磨工程の際に被研磨物の表面にキズを生じさせる原因となったり、研磨速度を低下させたりするなどの弊害が生じると考えられる。
【００１０】
一方、前述のような周知の方法で被覆厚みが薄くなるようにマイクロカプセルを形成すると、固体粒子（例えば固体状の添加剤）を十分に被覆することができなかったり、研磨液がマイクロカプセルを浸透してしまい、マイクロカプセルが研磨面に至る前に固体粒子が研磨液に溶け出してしまっていた。このため、研磨面上での添加剤の成分比が計画通りにならず、被研磨物の表面の仕上がりが十分ではなかった。また、マイクロカプセルが研磨面に至る前に添加剤が流出してしまうため、砥石の中に空孔ができることとなり、該砥石の強度低下につながっていた。
【００１１】
ここで、液体状物をマイクロカプセル化する方法として、同心円ノズルを用いたシームレスカプセル化法や、界面重合法、insitu重合法、コアセルベーション法などが挙げられる。しかしながら、これらの方法は界面現象を利用しているため、界面を形成しにくい界面活性剤などの成分を含む液体状物をマイクロカプセル化することは非常に困難である。
【００１２】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、研磨液に可溶な粒子を、研磨液に不溶な樹脂によって実用的な被覆樹脂の厚さで完全に被覆し、マイクロカプセルの形態として砥石内に含有させることができる砥石の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該製造方法により製造された砥石を提供することを目的とし、加えて該砥石を備えた研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨液に可溶な固体粒子が封入されたカプセルを含有する砥石の製造方法であって、前記固体粒子の表面に研磨液に不溶な樹脂を付着させて樹脂付着可溶性粒子を形成し、砥粒と、バインダと、前記樹脂付着可溶性粒子とを混合して混合粉末を形成し、前記混合粉末を加熱加圧成形することで加熱加圧成形の際に前記固体粒子が封入された前記カプセルを形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、可溶性粒子の表面に付着した樹脂が、または樹脂とバインダとが協働して固体粒子の表面を完全に被覆してマイクロカプセル（カプセル）を形成する。このようにして、加熱加圧成形工程において被研磨物の研磨に必要とされる添加剤などの固体粒子を内部に封入したマイクロカプセルを形成でき、該マイクロカプセルを内部に含む研削研磨用砥石（固定砥粒）が得られる。
【００１５】
このようにして作られたマイクロカプセルは、従来技術を用いて製造されたマイクロカプセルと比べて、その厚みを格段に薄くしても添加剤などの固体粒子の表面を実用上十分に被覆できる。したがって、本発明の製造方法により製造された砥石では、マイクロカプセルが研磨面に至って初めて破れるので、該研磨面において計画通りの添加剤の成分比が得られるので、理想的な研磨を実行できる。また、マイクロカプセルの厚みが十分に薄いので、被研磨物の表面に傷などの欠陥を与える可能性が低い。したがって、被研磨物の仕上がり状態が良好で、かつ歩留まりの良い研磨が実行できる。更に、マイクロカプセルは研磨面に至るまで破れることがないので、砥石の機械的強度が維持できる。
【００１６】
このように、本発明によれば、加熱加圧成形の際に、樹脂とバインダの両方、あるいは片方が軟化もしくは溶融し、研磨液に可溶な固体粒子、即ち可溶性粒子を包み込んでマイクロカプセルとなるので、従来と比べて樹脂量が少なくても可溶性粒子を実用上十分に密封したマイクロカプセルを形成することが可能である。従って、必要最小限の厚さで可溶性粒子をマイクロカプセル内に封入することが可能となる。このようにして形成されたマイクロカプセルそれ自体は、研磨液に不溶であり、該マイクロカプセルの機能及び形態を維持するための必要最小限の強さと厚みとを持ち、かつ可溶性粒子を実用上十分に密封することができる。
【００１７】
さらに、本発明の製造方法により製造された砥石は、従来から砥石に要求されている特性を有することができる。即ち、各種添加剤が封入されたマイクロカプセルは研磨面に至るまでそのままの形態に維持され、研磨面に至れば即座に添加剤を放出し、且つマイクロカプセルの破片は被研磨物の表面に傷などの欠陥を生じさせる可能性が極めて低い。また、マイクロカプセルが研磨面に至るまで破壊されないので、砥石内に粒子の溶出による空孔が発生せず、砥石の強度を維持できるうえ、添加剤を被研磨面全体に万遍なく行き渡らせることができ、添加剤の有効活用が図れる。したがって、本発明の製造方法は砥石を製造するに当たって極めて有用である。なお、ここで述べる砥石構成用のバインダとマイクロカプセル構成用の樹脂は、同じものでも違う組成のものでもよい。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、界面活性剤、防食剤、酸化剤、還元剤、分散剤、緩衝剤、キレート化剤、加工促進剤、加工性能安定化剤、鏡面性向上剤、防錆剤、エッチング剤の中から少なくとも１つの添加剤を選択し、選択された前記添加剤が液体状である場合には該添加剤を乾燥させ粉末化して前記固体粒子を形成することを前記樹脂付着可溶性粒子を形成するための前処理として行うこと特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、マイクロカプセルで被覆することが困難な液体状の添加剤であっても容易にマイクロカプセルで被覆して砥石内に固定することが可能となる。また、多様な添加剤を使用できるので、砥石の性能及び機能の向上や特徴付けが容易となる。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記砥粒と前記バインダとを混合し造粒して予め造粒物を形成した後に、該造粒物を前記樹脂付着可溶性粒子と混合して前記混合粉末を形成することを特徴とする。
【００２１】
バインダが液体状である場合には、砥粒及びバインダを予め混合し、例えばスプレードライ法などで造粒して造粒物を形成する。これにより、造粒物と樹脂付着可溶性粒子とを容易に混合することができる。この場合、砥粒とバインダとの造粒物と、樹脂付着可溶性粒子との大きさが極端に異なると、加熱加圧成形時に割れなどの不具合が生じる。このため、例えば砥粒とバインダとの造粒物の平均粒径を１００とした場合、樹脂付着可溶性粒子の平均粒径を１０〜１０００程度にすることが好ましく、さらに好ましくは２５〜４００程度にすることが好ましい。砥粒とバインダとは予め均一に混合して造粒することが好ましい。このようにすることで、砥石を成形したときに砥粒が砥石内に均一に分散され、良好な研磨が可能となる。
【００２２】
本発明の好ましい態様は、前記砥粒を造粒して予め造粒物を形成した後に、該造粒物を前記バインダと前記樹脂付着可溶性粒子と共に混合して前記混合粉末を形成することを特徴とする。
【００２３】
バインダが固体粉末である場合には、例えばスプレードライ法などで砥粒を予め造粒して造粒物を形成した後に、造粒物、バインダ、及び樹脂付着可溶性粒子を混合して混合粉末とする。その際、砥粒の造粒物と、バインダ及び樹脂付着可溶性粒子との大きさが極端に異なると、加熱加圧成形時に割れなどの不具合が生じる。このため、例えば砥粒の造粒物の平均粒径を１００とした場合、バインダ及び樹脂付着可溶性粒子の平均粒径を１０〜１０００程度にすることが好ましく、さらに好ましくは２５〜４００程度にすることが好ましい。
【００２４】
本発明の他の態様は、砥粒と、バインダと、添加剤が封入されたカプセルとを有する砥石の製造方法であって、前記添加剤の表面に樹脂を付着させ、前記樹脂が付着された前記添加剤と、砥粒と、バインダとを混合した後、加熱加圧成形することで前記添加剤が封入された前記カプセルを形成することを特徴とする。
【００２５】
本発明の他の態様は、砥粒と、バインダと、研磨液に可溶な固体粒子が封入されたカプセルとを有する砥石であって、前記固体粒子の表面に研磨液に不溶な樹脂を付着させて樹脂付着可溶性粒子を形成し、前記砥粒と、前記バインダと、前記樹脂付着可溶性粒子とを混合して混合粉末を形成し、前記混合粉末を加熱加圧成形することで加熱加圧成形の際に前記固体粒子が封入された前記カプセルが形成されたことを特徴とする砥石である。
【００２６】
本発明の砥石は、マイクロカプセル（カプセル）が研磨面に至って初めて破れるので、研磨面において計画通りの添加剤の成分比が得られ、理想的な研磨を実行できる。また、マイクロカプセルの厚みが十分に薄いので、被研磨物に傷などの欠陥を与える可能性が低い。したがって、被研磨物の仕上がり状態が良好で、かつ歩留まりの良い研磨が実行できる。更に、マイクロカプセルは研磨面に至るまで破れることがないので、砥石の機械的強度が維持できる。更に、マイクロカプセルが研磨面に至ると内部の添加剤が溶出し、砥石の表面に凹部が形成される。この様にして形成された凹部は、砥石の目詰まり防止や研磨抵抗の低減に効果的なチップポケットとして作用する。
【００２７】
本発明の他の態様は、被研磨物を保持するトップリングと、前記砥石を有する研磨テーブルとを備えることを特徴とする研磨装置である。
【００２８】
本発明の研磨装置は、前記砥石を備えるので、研磨面において計画通りの添加剤の成分比が得られ、理想的な研磨を実行できる。また、マイクロカプセル（カプセル）の厚みが十分に薄いので、被研磨物に傷などの不具合を与える可能性が低い。したがって、被研磨物の仕上がり状態が良好で、かつ歩留まりの良い研磨が実行できる。更に、マイクロカプセルは研磨面に至るまで破れることがないので、砥石の機械的強度が維持できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、研磨液に可溶な固体粒子（即ち可溶性粒子）を加熱加圧成形時にカプセル内に封入することにより、該可溶性粒子を実用上十分に密閉でき、かつ、適切な厚み、即ち強さを持ったカプセルで被覆できる。したがって、添加剤を可溶性粒子としてカプセルに封入すれば、次のような効果を得ることができる。
（１）研磨面で計画通りの量と割合で添加剤が連続的に放出されるので、添加剤（研磨助剤）の有効活用ができる。
（２）研磨面に至るまでカプセルが破壊されずに維持されるので、砥石の強度が維持できる。
（３）カプセルの厚さを必要最小限にできるので、被研磨面での傷などのディフェクトを少なくすることができる。
（４）添加剤が液状であっても、粉末固体化によりカプセルに封入することができる。したがって、種々の添加剤を砥石に含有できるので、砥石の性能及び機能の向上や特徴付けが容易にできる。
（５）必要最小限の量の添加剤でも効率的に研磨面に添加剤を供給することができる。その結果、廃棄物の量を少なくすることができ、自然環境への負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る砥石の製造方法を模式的に示す図である。
図１に示す砥粒の材料としては、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ，Ｆｅ３Ｏ４）、酸化マンガン（ＭｎＯ２，Ｍｎ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、ダイヤモンド（Ｃ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）等が用いられている。また、砥粒の大きさ（直径）は、例えば０．１μｍ〜２μｍである。また、砥石の成形性を向上させるために砥粒自身を造粒して５μｍ〜１００μｍとしてもよい。
【００３１】
図１に示すバインダの材料には、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂としては、フェノール（ＰＦ）、ユリア（ＵＦ）、メラミン（ＭＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ（ＥＰ）、シリコン（ＳＩ）、熱硬化性ポリウレタン（ＰＵＲ）などが挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、汎用プラスチックとして知られるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）、ブタンジエン・スチレン・メチルメタクリレート（ＭＢＳ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、汎用エンジニアリングプラスチックとして知られるポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＯ））、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スーパーエンジニアリングプラスチックとして知られるポリスルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレンメタアクリル樹脂、ポリカーボネート酢酸セルロース、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ，３フッ化エチレン樹脂）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート（ＰＤＡＰ）などが挙げられる。
【００３２】
樹脂付着可溶性粒子は、研磨液に可溶な固体粒子（以下、可溶性粒子と呼ぶ）の表面に研磨液に不溶な樹脂を付着させたものである。即ち、樹脂付着可溶性粒子は、可溶性粒子の表面に樹脂が付着しているのみで、可溶性粒子がカプセル化されていない状態のものである。可溶性粒子の表面に付着させる樹脂は、カプセル化した際に研磨に実用的な被覆厚さとなるように、その付着量が調整されている。樹脂の付着量は、例えば可溶性粒子の重量に対して０．１％〜２０％、好ましくは０．１％〜１０％、さらに好ましくは０．５％〜５％程度である。また、カプセル化（マイクロカプセル化）とは、可溶性粒子を研磨液に不溶な樹脂を用いて被覆することにより、可溶性粒子が研磨液に不溶になることをいう。即ち、可溶性粒子に樹脂を付着させた場合でも、可溶性粒子が研磨液に溶けてしまう場合はカプセル化とはいわない。
【００３３】
可溶性粒子としては、界面活性剤、防食剤（膜生成剤）、酸化剤、還元剤、分散剤、緩衝剤（ｐＨ調整剤）、キレート化剤（錯生成剤）、加工促進剤、加工性能安定化剤、鏡面性向上剤、防錆剤、エッチング剤などの添加剤の粒子、あるいは、添加剤が液体状の場合は例えばスプレードライ法などにより乾燥粉末化した粒子、あるいは、固体状の添加剤を純水などの溶媒に溶解させて液体状にして例えばスプレードライ法などにより乾燥粉末化した粒子が挙げられる。固体状の添加剤を液体状にして再度乾燥粉末化することにより、任意の粒径をもつ可溶性粒子を得ることができる。
【００３４】
ここで、界面活性剤は、例えば砥粒の分散性の向上や、パターンウェハの研磨において凸部の研磨が終了して平坦面となると研磨速度が著しく低下し、研磨が事実上進行しなくなるいわゆるセルフストップ機能の発現、被研磨物の表面に生じる傷の低減などのために添加される添加剤である。
防食剤（膜生成剤）は、例えばＣｕ膜の研磨の際に酸性領域で等方性エッチングが進行しないようにＣｕ膜の表面に難溶性の保護膜を形成するために添加される添加剤である。
【００３５】
酸化剤は、例えば金属層を研磨する際に金属層の最表面を酸化膜とし、研磨を促進するために添加される添加剤である。
還元剤は、例えば被研磨物を研磨する際に酸化剤の効果を中和するために添加される添加剤である。
分散剤は、例えば砥粒の分散性向上のために添加される添加剤である。
緩衝剤（ｐＨ調整剤）は、例えば研磨時のｐＨを調整するために添加される添加剤である。
キレート化剤（錯生成剤）は、例えばＣｕ膜を研磨する際にＣｕのキレート錯体の形成を促進するために添加される添加剤である。
【００３６】
加工促進剤は、例えば被研磨層を研磨する際に加工速度を促進するために添加される添加剤である。
加工性能安定化剤は、例えば被研磨物を研磨する際に加工性能を安定化させるために添加される添加剤である。
鏡面性向上剤は、例えば被研磨物を研磨する際に表面の鏡面性を向上させるために添加される添加剤である。
防錆剤は、例えば被研磨物を研磨する際に防錆のために添加される添加剤である。
エッチング剤は、例えば被研磨物を研磨する際に化学的な作用を支配的にするために添加される添加剤である。
【００３７】
可溶性粒子に付着させる樹脂としては、上記バインダの材料から適当な材料を選ぶことができる。可溶性粒子に樹脂を付着させる方法は、粉末状の樹脂を可溶性粒子にそのまま付着させる方法、溶剤に溶かした樹脂を噴霧乾燥法によって可溶性粒子に付着させる方法、溶剤に溶かした樹脂を気中懸濁法によって可溶性粒子に付着させる方法などの既知の方法が挙げられる。ここで、樹脂付着可溶性粒子を製造するメリットとして、吸湿性が著しく高く取り扱いが困難な可溶性粒子に樹脂を付着させることによって取り扱いを容易にすることも挙げられる。
【００３８】
砥粒及びバインダは樹脂付着可溶性粒子とともに混合され、混合粉末が形成される。その後、混合粉末を所定の型に入れて加熱加圧成形する。加熱加圧成形の際に、加熱により可溶性粒子に付着した樹脂とバインダの両方、或いは片方が軟化もしくは溶融し、加圧により可溶性粒子の表面を密に包み込む。これにより、可溶性粒子を密封したマイクロカプセルを含有する砥石が製造される。
【００３９】
ここで、砥粒の形態は上述のように砥粒自身を造粒した造粒物であってもよい。さらに砥粒とバインダの形態は、砥粒とバインダとを混合して混合スラリーを形成し、この混合スラリーを乾燥粉末化して造粒した砥粒とバインダとの造粒物であってもよい。また、加熱加圧成形の方法は、例えば特開２００３−１１０６６号公報に開示の方法と技術的に同等の方法である。即ち、材料となる混合粉末をヒータにより加熱して液状化させ、この液体状の材料を所定の金型に充填し、加圧する。加熱加圧成形の条件は、バインダ、可溶性粒子、可溶性粒子に付着させる樹脂の種類などによって異なるが、予め成形実験を行って決定すればよい。
【００４０】
砥石は、加熱加圧成形を行った後に外形加工及び平面加工を経て製品となる。この砥石はハンドリング（取り扱い）のための十分な強度が得られず、単体では運搬、装置への固定に際して割れるまたは壊れる恐れがあるため台座に固着する。砥石は接着、粘着、または機械的固定などによって台座に固定される。この固定作業は砥石成形中に行うこともできるが、砥石と台座との熱膨張係数が相違する場合や砥石の劣化が起こりうる場合には、成形後に固定作業を行うことが好ましい。
【００４１】
砥石はある程度の厚みを有した方が減耗という観点からは望ましいが、使用時に減耗が少ない場合には薄い平板型でもよい。砥石を研磨に使用する場合には、研磨液を砥石に供給しつつ研磨が行われる場合が多い。このため、砥石が研磨液により膨潤してしまうという問題がある。そこで、砥石を使用時の状態に近づけるために、砥石をある程度膨潤させた状態で台座に固定することが好ましい。即ち、研磨液で膨潤した状態となるように使用時と同じ研磨液を砥石内部に十分しみこませ、砥石自体の寸法及び形状が安定した状態で台座に固定することが好ましい。
【００４２】
図２は、本発明の一実施形態に係る主として半導体ウェハを研磨するための研磨装置（化学機械研磨装置）の各部の配置構成を示す平面図である。この研磨装置には、上述した砥石及び従来から使用されている比較的軟らかな研磨パッドが用いられている。図２に示すように、研磨装置は、複数の半導体ウェハをストックするウェハカセット２１を載置するロード／アンロードステージ２２を４つ備えている。ロード／アンロードステージ２２は昇降可能な機構を有していてもよい。ロード／アンロードステージ２２上の各ウェハカセット２１に到達可能となるように、走行機構２３の上に２つのハンドを有した搬送ロボット２４が配置されている。
【００４３】
搬送ロボット２４における２つのハンドのうち、下側のハンドはウェハカセット２１より半導体ウェハを受け取るときのみに使用され、上側のハンドはウェハカセット２１に半導体ウェハを戻すときのみに使用される。これは、洗浄した後のクリーンな半導体ウェハを上側のハンドのみに保持させるようにして、半導体ウェハを汚さないためである。下側のハンドは半導体ウェハを真空吸着する吸着型ハンドであり、上側のハンドは半導体ウェハの周縁部を保持する落し込み型ハンドである。吸着型ハンドはウェハカセット２１内の半導体ウェハの位置ずれに関係なく正確に搬送し、落し込み型ハンドは真空吸着のようにごみを集めてこないので半導体ウェハの裏面のクリーン度を保って搬送できる。
【００４４】
搬送ロボット２４の走行機構２３に関してウェハカセット２１とは反対側に２台の洗浄機２５，２６が配置されている。各洗浄機２５，２６は搬送ロボット２４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また、２台の洗浄機２５，２６の間で、搬送ロボット２４が到達可能な位置に、４つの半導体ウェハの載置台２７，２８，２９，３０を備えたウェハステーション７０が配置されている。洗浄機２５，２６は、半導体ウェハを高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これにより半導体ウェハの２段洗浄及び３段洗浄にモジュール交換することなく対応することができる。
【００４５】
洗浄機２５，２６及び載置台２７，２８，２９，３０が配置されている領域Ｂと、ウェハカセット２１及び搬送ロボット２４が配置されている領域Ａとのクリーン度を分けるために隔壁８４が配置され、互いの領域Ａ，Ｂの間で半導体ウェハを搬送するための隔壁８４の開口部にはシャッター３１が設けられている。洗浄機２５と３つの載置台２７，２９，３０とに到達可能な２つのハンドを有した搬送ロボット８０が配置されており、洗浄機２６と３つの載置台２８，２９，３０に到達可能な２つのハンドを有した搬送ロボット８１が配置されている。
【００４６】
載置台２７は、搬送ロボット２４と搬送ロボット８０との間で半導体ウェハを互いに受渡すために使用され、半導体ウェハの有無検知用センサ９１を具備している。載置台２８は、搬送ロボット２４と搬送ロボット８１との間で半導体ウェハを受渡すために使用され、半導体ウェハの有無検知用センサ９２を具備する。載置台２９は、搬送ロボット８１から搬送ロボット８０へ半導体ウェハを搬送するために使用され、半導体ウェハの有無検知用センサ９３と半導体ウェハの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル９５を具備している。載置台３０は、搬送ロボット８０から搬送ロボット８１へ半導体ウェハを搬送するために使用され、半導体ウェハの有無検知用センサ９４と半導体ウェハの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル９６を具備している。載置台２９，３０は共通の防水カバーの中に配置されていて、搬送用のカバー開口部にはシャッター９７が設けられている。載置台２９は載置台３０の上にあり、洗浄後の半導体ウェハを載置台２９に、洗浄前の半導体ウェハを載置台３０に置くことにより、リンス水の落下による汚染を防止している。なお、図２においては、センサ９１，９２，９３，９４、リンスノズル９５，９６、およびシャッター９７は模式的に示したものであって、位置および形状は正確に図示されていない。
【００４７】
搬送ロボット８０のハンドが到達可能な位置には、半導体ウェハを反転させる反転機４０が配置されており、反転機４０には搬送ロボット８０によって半導体ウェハが搬送される。また、搬送ロボット８１のハンドが到達可能な位置には、半導体ウェハを反転させる反転機４１が配置されており、反転機４１には搬送ロボット８１によって半導体ウェハが搬送される。反転機４０及び反転機４１は、半導体ウェハをチャックするチャック機構と、半導体ウェハの表面と裏面を反転させる反転機構と、半導体ウェハを上記チャック機構によりチャックしているかどうかを確認する検知センサとを備えている。
【００４８】
搬送ロボット８０および搬送ロボット８１の上側のハンドは、一度洗浄された半導体ウェハを搬送するのに使用され、下側のハンドは一度も洗浄されていない半導体ウェハ、及び研磨される前の半導体ウェハを搬送するのに使用される。このように、下側のハンドで反転機４０，４１への半導体ウェハの出し入れを行うことにより、反転機４０，４１の上壁からのリンス水のしずくにより上側のハンドを汚染することがない。洗浄機２５と隣接するように搬送ロボット８０のハンドが到達可能な位置に洗浄機８２が配置されている。また、洗浄機２６と隣接するように搬送ロボット８１のハンドが到達可能な位置に洗浄機８３が配置されている。洗浄機２５，２６，８２，８３とウェハステーション７０の載置台２７，２８，２９，３０と搬送ロボット８０，８１は総て領域Ｂの中に配置されていて、領域Ｂ内の圧力は領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。洗浄機８２，８３は、両面洗浄可能な洗浄機である。
【００４９】
本研磨装置は、各機器を囲むようにハウジング６６を有しており、ハウジング６６内は隔壁８４、隔壁８５、隔壁８６、隔壁８７、および隔壁６７により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。隔壁８７によって領域Ｂと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシング室は更に隔壁６７によって２つの領域ＣとＤに区分されている。なお、領域Ｂと領域Ｃ及びＤとを区切る隔壁８７には、半導体ウェハ搬送用の開口部が設けられ、この開口部にはシャッター４５，４６が設けられている。
【００５０】
２つの領域Ｃ，Ｄにはそれぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の半導体ウェハを保持しかつ半導体ウェハを研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するための１つのトップリングが配置されている。即ち、領域Ｃには研磨テーブル５４，５６、領域Ｄには研磨テーブル５５，５７がそれぞれ配置されており、また、領域Ｃにはトップリング５２、領域Ｄにはトップリング５３がそれぞれ配置されている。反転機４０及び反転機４１に隣接した位置には、半導体ウェハをトップリング５２，５３に受け渡すためのプッシャー６４，６５が配置されている。
【００５１】
領域Ｃ内には研磨テーブル５４に研磨液を供給するための研磨液供給ノズル６０と、研磨テーブル５４のドレッシングを行うためのドレッサ５８とが配置されている。領域Ｄ内には研磨テーブル５５に研磨液を供給するための研磨液供給ノズル６１と、研磨テーブル５５のドレッシングを行うためのドレッサ５９とが配置されている。さらに、領域Ｃ内には研磨テーブル５６のドレッシングを行うためのドレッサ６８が配置され、領域Ｄ内には研磨テーブル５７のドレッシングを行うためのドレッサ６９が配置されている。なお、研磨テーブル５６，５７の替わりに、湿式タイプのウェハ膜厚測定機を設置してもよい。その場合は、研磨直後の半導体ウェハの膜厚を測定することができ、半導体ウェハの削り増しや、測定値を利用して次の半導体ウェハへの研磨プロセスの制御を行うこともできる。
【００５２】
次に、ポリッシング室をより詳細に説明する。なお、以下では、領域Ｃについてのみ説明するが、領域Ｄについても領域Ｃと同様に考えることができる。
プッシャー６４を介してトップリング５２に移送された半導体ウェハは、トップリング５２の真空吸着機構により吸着され、半導体ウェハは研磨テーブル５４までトップリング５２によって搬送される。そして、半導体ウェハは研磨テーブル５４上に取り付けられた研磨パッドまたは本発明の砥石（固定砥粒）からなる研磨面で研磨される。トップリング５２が到達可能な位置には、前述した第２の研磨テーブル５６が配置されている。これにより、半導体ウェハは第１の研磨テーブル５４で研磨が終了した後、第２の研磨テーブル５６に貼着された仕上げ用研磨パッドで仕上げ研磨できるようになっている。
【００５３】
研磨テーブル５６では、ＳＵＢＡ４００やＰｏｌｙｔｅｘ（共に研磨パッドの商品名であってロデール・ニッタ製）等の研磨パッドに純水、もしくは砥粒を含まない薬液を供給しながら仕上げ処理を行うか、もしくはスラリーを供給して研磨を行う。半導体ウェハ上に形成された膜種によっては、第２の研磨テーブル５６で研磨した後、第１の研磨テーブル５４で仕上げ処理してもよい。なお、小径の研磨テーブル５６に固定砥粒、大径の研磨テーブル５４に研磨パッドをそれぞれ設け、小径の研磨テーブル５６において研磨を行った後、大径の研磨テーブル５４で研磨を行うこととしてもよい。
【００５４】
固定砥粒（砥石）の価格は研磨パッドより高く、径にほぼ比例して高くなるので、小径の研磨テーブルに用いる方が安価になる。また、研磨パッドは砥石よりも寿命が短いので、接触頻度を分散できて研磨面の寿命を長くすることができる大径の研磨テーブルに用いる方がメンテナンス周期が延び、生産性が向上する。従って、上述したように、研磨パッドに比べて値段が高い砥石を小径の研磨テーブル５６に用いてここで粗削りをした後に、砥石に比べて寿命が短い研磨パッドを大径の研磨テーブル５４に用いてここで仕上げ研磨すれば、ランニングコストを低減すると共にメンテナンス性を向上させることができる。
【００５５】
図３（ａ）は図２に示す研磨装置の要部を示す平面図であり、図３（ｂ）は図２に示す研磨装置の要部を示す断面図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、研磨テーブル上に砥石を装着した構成例を示す。研磨テーブル５６（５７）の上面には直径約６０ｃｍの砥石１１５を円盤１１６上に貼設した研磨工具１１７が装着され、研磨工具１１７の上方には砥粒を含まない水または薬液を研磨中に供給する液供給ノズル１１０が配置されている。ここで研磨工具１１７は、砥石１１５を金属またはセラミックスの円盤１１６に接着剤により固着させたものである。そして、研磨工具１１７は、研磨テーブル５６（５７）にクランプ機構１１８によって確実に固定されている。ウェハ研磨条件は、例えば、ウェハ面圧：３００ｇ／ｃｍ２、回転速度：テーブル／ウェハ＝３０／３５ｍｉｎ−１、液体供給量：２００ｃｃ／ｍｉｎ、液体種類：純水である。また、ウェハ面圧：５００ｇ／ｃｍ２、回転速度：テーブル／ウェハ＝２５／１０ｍｉｎ−１、液体供給量：２００ｃｃ／ｍｉｎ、液体種類：純水の条件で行ってもよい。砥石１１５は、研磨助剤が封入されたマイクロカプセルを内部に含有しているので、基本的に供給液体の種類は純水でよい。ここで、砥石１１５の研磨面上に水等を供給するのは、研磨の際の研磨面の潤滑のためと、研磨によって生じる熱を除去するためである。なお、不純物を含まない超純水を供給してもよく、水に代えてアルカリ溶液等を供給してもよい。
【００５６】
半導体ウェハ１０４を保持するトップリング１０１は、ボールベアリング１１１を介して回転シャフト１０８に傾動自在に保持され、回転シャフト１０８の回転に伴い所定の回転速度で回転する。研磨対象物である半導体ウェハ１０４は、トップリング１０１の周縁部に配置されたガイドリング１２８内に保持され、トップリング１０１により弾性マット１０２を介して砥石１１５上に押圧されつつ、回転シャフト１０８により回転される。一方で、研磨工具１１７を固定した研磨テーブル５６（５７）も独立に回転駆動される。そして、半導体ウェハ１０４の被研磨面が砥石１１５の表面と摺動することにより半導体ウェハ１０４が研磨される。続く仕上げ工程では、純水（または砥粒を含まない薬液）を供給しながら柔らかい研磨パッドで洗浄兼仕上げ処理を行う。
【００５７】
図４は、クランプ方式により研磨工具が研磨テーブルに固定される様子を説明するための断面図である。砥石１１５はアルミニウム等からなる円盤１１６に貼着により固定され、砥石１１５と円盤１１６とにより研磨工具１１７が構成される。研磨テーブル５６（５７）の外周部にはクランプ機構１１８が設けられ、このクランプ機構１１８の可動部１１９が研磨工具１１７の外周部を固定するようになっている。従って、可動部１１９を開いた状態にして砥石１１５を貼着した研磨工具１１７を研磨テーブル５６（５７）上に載せ、可動部１１９を閉じることにより、可動部１１９のばね機構により研磨工具１１７を研磨テーブル５６（５７）に固定できる。また、可動部１１９が閉じた位置から可動部１１９を開いた位置に回動することにより、研磨工具１１７を研磨テーブル５６（５７）から取り外すことができる。
【００５８】
図５は、研磨工具１１７を研磨テーブル５６（５７）に固定する他の固定方法を示す。砥石１１５はアルミニウム等からなる円盤１１６に貼着により固定され、砥石１１５と円盤１１６とにより研磨工具１１７が構成される。研磨工具１１７の外周部には径方向外側に突出するつば部１１７Ａが形成されており、このつば部１１７Ａを研磨テーブル５６（５７）とクランプ１３２との間に挟みこむことで研磨工具１１７が研磨テーブル５６（５７）に固定される。即ち、図５に示すように、研磨工具１１７のつば部１１７Ａを４個のクランプ１３２と研磨テーブル５６（５７）の表面との間に挟み込み、ボルト１３３を研磨テーブル５６（５７）に設けられたねじ孔に螺合する。このようにして研磨工具１１７が研磨テーブル５６（５７）に固定される。従って、研磨工具１１７の研磨テーブル５６（５７）への着脱は、ボルト１３３の着脱により容易に行うことができる。クランプ１３２は、図５に示すように比較的幅広の円弧状の構造を有しており、クランプ１３２の中心に対してその両端部がなす角度は、４４°に設定されている。このように比較的幅広のクランプ１３２を用いるのは、クランプ１３２により研磨工具１１７のつば部１１７Ａを研磨テーブル５６（５７）に押しつけて固定するので、この押しつけによるたわみが砥石１１５の研磨面に出ないようにするためである。
【００５９】
また、研磨工具１１７を構成する円盤１１６のつば部１１７Ａの外周部に突起部１３５が合計４カ所配設されている。そして各突起部１３５にはねじ孔１３６が設けられており、このねじ孔１３６に押しボルト１３７または吊りボルト（図示せず）が螺合されるようになっている。研磨工具１１７がかなりの重量を有するため、吊りボルトは、研磨工具１１７の交換等に際して、そのハンドリング（取り扱い）を容易にするために設けられている。また、押しボルト１３７は、研磨テーブル５６（５７）に密着している研磨工具１１７を剥がすために設けられている。即ち、押しボルト１３７をねじ孔１３６に螺合させることにより、押しボルト１３７の先端が研磨テーブル５６（５７）の表面に当接し、更に押しボルト１３７を回転させることにより、研磨工具１１７を研磨テーブル５６（５７）から剥がすことができる。なお、研磨テーブル５６（５７）のねじ孔１３６に対する位置には溝１３８が形成されている。この溝１３８は押しボルト１３７または吊りボルトの先端を受け入れる役割を果たす。
【００６０】
なお、この実施形態ではクランプ１３２を４個、突起部１３５を４個それぞれ配設しているが、押し付け加重等の使用条件を考慮して、クランプをリング状に構成して研磨工具１１７の全周を固定するようにしてもよい。また、突起部１３５の数も、研磨工具１１７の重量や研磨テーブル５６（５７）との密着力を考慮して適宜増減してもよい。なお、砥石を貼着する円盤１１６の材料としては、耐食性の観点から、アルミニウム以外にも例えばステンレスやチタン等を用いてもよいし、また樹脂等を用いてもよい。
【００６１】
次に、本発明により製造された砥石の一例として、界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石を挙げ、熱酸化膜が形成されたシリコンウェハを研磨した結果を以下に説明する。
【実施例１】
【００６２】
界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石の模式図を図６に示す。砥粒には酸化セリウムからなる砥粒の造粒物１８、バインダ１１にはエポキシ樹脂、可溶性粒子（固体粒子）１２には予め乾燥粉末化した界面活性剤、可溶性粒子１２に付着させる樹脂にはアクリル樹脂を用いた。界面活性剤にアクリル樹脂を付着させる工程は、気中懸濁法により行なった。その際、界面活性剤に対して３．０ｗｔ％のアクリル樹脂を付着させた。このアクリル樹脂を付着させた可溶性粒子（界面活性剤）１２、造粒物１８、及びバインダ（エポキシ樹脂）１１を混合して加熱加圧成形し、これにより可溶性粒子（界面活性剤）１２が封入されたマイクロカプセル１７を含有する砥石を得た。なお、符号１５はバインダ１１の間に形成された空孔を示している。
【００６３】
一般に、水に界面活性剤を溶解した場合、界面活性剤の濃度によって溶液の粘度が大きく変化する。したがって、アクリル樹脂を付着させた界面活性剤、および界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石を水に浸漬させ、浸漬の前後で溶液の粘度変化率を測定すれば界面活性剤の溶出度合いを推測することが出来る。このようにして、マイクロカプセルが実用上十分な程度に界面活性剤を被覆していることを確認することが出来る。
【００６４】
図７にアクリル樹脂を付着させた界面活性剤（樹脂付着可溶性粒子）０．５ｇを４９．５ｇの水に２．５時間浸漬した場合の粘度変化率と、界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを０．５ｇ含有させた砥石を４９．５ｇの水に２０日間浸漬した場合の粘度変化率を比較した結果を示す。アクリル樹脂を付着させただけの界面活性剤は粘度変化率が３０％程度と大きいので、界面活性剤にアクリル樹脂を付着させただけではマイクロカプセルとして密封されていないことが確認できた。一方、界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石では、粘度変化率が０％であったので、加熱加圧成形の際にアクリル樹脂がマイクロカプセル化して界面活性剤を密封し、界面活性剤の溶出が抑制されていることが分かった。
【００６５】
この界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石を用いて熱酸化膜付シリコンウェハを研磨した結果を図８に示す。研磨の際には研磨液として純水を用いた。図８は、砥石のマイクロカプセル含有率と、被研磨面に発生した傷などのディフェクト数との関係を示すグラフである。なお、マイクロカプセル含有率は、砥石中のマイクロカプセルの重量とマイクロカプセルを含有する砥石の重量との比で表される。また、ディフェクト数はマイクロカプセル含有量が０％の場合、即ちマイクロカプセルを全く含まない場合のディフェクト数を１００％として相対値で示した。図８に示すように、界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを砥石に含有させることによってデバイスウェハを作成する際に問題となるディフェクトの数が低減することが確認され、界面活性剤が有効に作用していることが確認された。また、図８に示す結果から、マイクロカプセル含有量には適正範囲があることが確認できた。即ち、砥石の全重量に対するマイクロカプセルの重量は、０．１〜１０ｗｔ％、好ましくは０．５〜５ｗｔ％である。
【００６６】
一方、界面活性剤に付着させたアクリル樹脂の量とディフェクト数との関係を調べてみた。図９は、樹脂付着可溶性粒子における平均樹脂付着率とディフェクト数との関係を示すグラフである。なお、平均樹脂付着率は、樹脂付着可溶性粒子中のアクリル樹脂の重量と樹脂付着可溶性粒子の重量との比で表される。また、ディフェクト数はマイクロカプセル含有量が０％の場合、即ちマイクロカプセルを全く含まない場合のディフェクト数を１００％として相対値で示した。図９に示すように、アクリル樹脂の量がある量よりも多いとディフェクト数が多くなることが確認できた。このことから、樹脂付着可溶性粒子の重量に対するアクリル樹脂の重量の割合には適切な範囲があることが分かる。即ち、アクリル樹脂の付着量は、可溶性粒子の重量に対して０．１％〜２０％、好ましくは０．１％〜１０％、さらに好ましくは０．５％〜５％程度である。また、加熱加圧成形の前に可溶性粒子をマイクロカプセルに密封しようとして樹脂量を多くすると、ディフェクト数が多くなる。本発明の製造方法は、樹脂量が少なくてもマイクロカプセル化が可能であるため、デバイスウェハの研磨に好適な砥石を製造することができる。
【実施例２】
【００６７】
図１０は界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石を示す模式図であり、図１１は砥粒及びバインダからなる造粒物を示す模式図である。砥粒１０には酸化セリウム、バインダ１１にはアクリル樹脂を用い、砥粒１０とバインダ１１とを含む混合スラリーを乾燥粉末化して造粒し、図１１に示すような砥粒１０とバインダ１１との造粒物１８を形成した。可溶性粒子１２には予め乾燥粉末化した界面活性剤を用い、可溶性粒子１２に付着させる樹脂にはアクリル樹脂を用いた。界面活性剤にアクリル樹脂を付着させる工程は、気中懸濁法により行なった。その際、界面活性剤に対して３．０ｗｔ％のアクリル樹脂を付着させた。このアクリル樹脂を付着させた可溶性粒子（界面活性剤）１２と、砥粒（酸化セリウム）１０とバインダ（アクリル樹脂）１１との造粒物１８とを混合して加熱加圧成形し、可溶性粒子（界面活性剤）１２が封入されたマイクロカプセル１７を含有する砥石を得た。ここで、図１０に示す空孔１５は、加熱加圧成形の際に形成される空孔であり、図１１に示す空孔１９とは別のものである。なお、図１１に示した空孔１９は、図１０には図示していない。また、図１１では造粒物１８の形状を丸く（即ち球形に）描いたが、実際の砥石においては、造粒物１８の形状は図１０に示すように多面体である。
なお、上記各実施形態は、本発明の好ましい一実施形態を述べたに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の変形が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態に係る砥石の製造方法を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る主として半導体ウェハを研磨するための研磨装置の各部の配置構成を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は図２に示す研磨装置の要部を示す平面図であり、図３（ｂ）は図２に示す研磨装置の要部を示す断面図である。
【図４】クランプにより研磨工具が研磨テーブルに固定される様子を説明するための断面図である。
【図５】研磨工具を研磨テーブルに固定する他の固定方法を示す斜視図である。
【図６】界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石を示す模式図である。
【図７】アクリル樹脂を付着させた界面活性剤と界面活性剤が封入されたマイクロカプセルとの粘度変化率を比較した結果を示すグラフである。
【図８】砥石のマイクロカプセル含有率と被研磨面に発生したディフェクト数との関係を示すグラフである。
【図９】樹脂付着可溶性粒子における平均樹脂付着率とディフェクト数との関係を示すグラフである。
【図１０】界面活性剤が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石を示す模式図である。
【図１１】砥粒及びバインダからなる造粒物を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０      砥粒
１１      バインダ
１２      可溶性粒子（固体粒子）
１５      空孔
１７      マイクロカプセル（カプセル）
１８      造流物
１９      空孔
２１      ウェハカセット
２２      ロード／アンロードステージ
２３      走行機構
２４      搬送ロボット
２５，２６      洗浄機
２７，２８，２９，３０      載置台
３１，４５，４６      シャッター
４０，４１      反転機
５２，５３      トップリング
５４，５５，５６，５７      研磨テーブル
５８，５９，６８，６９      ドレッサ
６０，６１      研磨液供給ノズル
６４，６５      プッシャー
６６      ハウジング
６７      隔壁
７０      ウェハステーション
８０，８１      搬送ロボット
８２，８３      洗浄機
８４，８５，８６，８７      隔壁
９１，９２，９３，９４      センサ
９５，９６      リンスノズル
９７      シャッター
１０１      トップリング
１０２      弾性マット
１０４      半導体ウェハ
１０８      回転シャフト
１１０      液供給ノズル
１１１      ボールベアリング
１１５      砥石
１１６      円盤
１１７      研磨工具
１１７Ａ    つば部
１１８      クランプ機構
１１９      可動部
１２８      ガイドリング
１３２      クランプ
１３３      ボルト
１３５      突起部
１３６      ねじ孔
１３７      押しボルト
１３８      溝
【図１】
2005205544.tif 000003
【図２】
2005205544.tif 000004
【図３】
2005205544.tif 000005
【図４】
2005205544.tif 000006
【図５】
2005205544.tif 000007
【図６】
2005205544.tif 000008
【図７】
2005205544.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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