JP2004042217A - Polishing method, polishing device, and method of manufacturing polishing tool - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing method, a polishing device, and a manufacturing method of a polishing tool for excellently exhibiting a polishing characteristic for various kinds of polishing objects by reducing a defect such as a scratch and sticking of resin caused on a polishing object surface of the polishing objects of a semiconductor wafer. <P>SOLUTION: The polishing tool includes the resin for performing polishing via an abrasive grain by sliding the polishing objects while pressing the polishing objects, and is characterized by polishing the polishing objects by setting a working atmosphere to a glass transition temperature or less of the polishing tool. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の研磨対象物を平坦かつ鏡面状に研磨する研磨装置に用いて好適な研磨工具に係り、特に固定砥粒研磨工具または研磨パッド等の研磨工具の構成およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、半導体ウェー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る場合があるが、この平坦化の手法として、化学・機械研磨（ＣＭＰ）装置により研磨することが行われている。この種の化学・機械研磨（ＣＭＰ）装置は、研磨布（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、研磨布に砥液（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】
このような砥液（スラリー）を用いた化学・機械研磨（ＣＭＰ）においては、比較的軟らかな研磨布に研磨砥粒を多量に含む砥液（スラリー）を供給しつつ研磨するので、パターン依存性に問題がある。パターン依存性とは研磨前に存在する半導体ウェーハ上の凹凸パターンにより研磨後にもその凹凸に起因した緩やかな凹凸が形成され、完全な平坦度が得られにくいことである。即ち、細かなピッチの凹凸の部分は研磨速度が早く、大きなピッチの凹凸の部分は研磨速度が遅くなり、また、凸部の割合（密度）が低い部分は研磨速度が早く、高い部分は遅くなる。これらにより研磨速度の早い部分と研磨速度の遅い部分とで緩やかな凹凸が形成されるという問題である。
【０００４】
上記問題解決のため、砥粒をバインダ樹脂で固定した固定砥粒を用いた研磨プロセスが発表されている。固定砥粒プロセスでは基本特徴である高硬度のため、非常に高い平坦性が得られているが、研磨対象であるウェーハにスクラッチすなわち傷が生じやすい欠点があった。そのため、近年固定砥粒に使用される樹脂のガラス転移温度以上で研磨することが提案されている。しかし、ガラス転移温度以上の温度で研磨した場合、固定砥粒のバインダである樹脂の軟化のため研磨対象物に樹脂が付着する場合があり、容易に洗浄除去しにくい欠点を有している。
【０００５】
また、固定砥粒研磨工具の製造方法は、砥粒と樹脂を液体に分散させ、粉末乾燥処理を行った後、加圧加熱成形する製法が代表的である。この場合、粉末乾燥処理の粒界が成形後も残存する場合、その粒界が原因でスクラッチが発生する欠点を有していた。また、固定砥粒のみならず、研磨パッドにおいても同様な現象が起こりやすい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、半導体ウェーハ等の研磨対象物の被研磨面に発生するスクラッチ等の欠陥または樹脂の付着を低減し、各種の研磨対象物に対してその研磨特性を良好に発揮できる研磨方法、研磨装置、および研磨工具の製造方法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】
本発明の研磨方法は、研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂が含まれる研磨工具を用いた加工において、その加工雰囲気を該研磨工具のガラス転移温度以下にして研磨対象物を研磨することを特徴とする。
【０００８】
上述した本発明によれば、研磨工具をそのガラス転移温度以下で研磨を進行させることにより、バインダ樹脂の軟化を防止することができ、これにより研磨対象物に樹脂が付着する等の問題が防止できる。したがって、研磨対象物に樹脂が付着することに起因する製造歩留まりの低下等を未然に防止することができる。
【０００９】
また本発明の研磨工具の製造方法は、研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂により主として構成されている研磨工具の製造方法であって、樹脂および薬剤、必要に応じて砥粒を含むスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、前記混合液の乾燥温度が前記加圧加熱成形する時の温度よりも低いことを特徴とする。また、前記加圧加熱成形する時の温度を前記樹脂のガラス転移温度、または樹脂の溶解温度よりも高くすることを特徴とする。
【００１０】
これにより、粉末乾燥処理における粒界の発生が抑制され、加圧加熱成形後にその粒界が残るという問題が防止される。したがって、研磨工具における粉末乾燥処理時に生じた粒界が原因で研磨対象物にスクラッチが発生するという問題が防止される。
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
まず、ガラス転移温度（Ｔｇ）について説明する。熱可塑性高分子（線状高分子）を加熱していくと、ある温度で線状高分子が熱運動を始め、全体的にゴム状態に変化する。この温度がガラス転移温度である。すなわち、この温度を境にガラスのような硬くてもろい状態から、柔軟性のある状態に変化する。樹脂によっては、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上に加熱した場合、流動性を示すものがある。高分子の融解（溶解）温度は、一般に融点（Ｔｍ）で示される。高分子の場合、溶解温度は明確な温度でない場合があるため、一般の融解と区別する必要がある。さらに、樹脂によっては融解せず、熱分解したり硬化したりするものもある。具体的には熱可塑性樹脂、特に線状高分子成形体は、線状の高分子が不織布のように糸が絡み合って固体をなしているので、ガラス転移温度（Ｔｇ）以下では、ある程度がっしりと絡み合っており、外力が加わっても絡み合いが変形するだけで、絡み合いがはずれにくい。このため、一般に外力に対して強い性質を有する。また、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上且つ溶融、融解、熱分解、硬化が起こる温度以下の環境では、さらに絡み合いの交点と交点間が動きやすくなる。
【００１３】
砥粒を介して研磨を行う熱可塑性樹脂により主として構成されている研磨工具で、研磨対象物を押圧しつつ摺動する研磨方法において、研磨温度が樹脂の溶解温度以上で加工を行う場合、工具は軟質になり、研磨で発生するスクラッチに対しては良好になると考えられる。しかし、樹脂が溶解しているため、容易に研磨対象物の被研磨面に付着する。さらにガラス転移温度以上の温度で加工を行う場合にも、樹脂は粘性を有する状態に変化しており、容易に被研磨面に付着し易い状態である。半導体ウェーハの加工では、実際に樹脂の付着が発生した場合、洗浄工程で付着物を除去するためには、例えば、硫酸加水や塩酸（３５％ａｑ）、アセトンなど有機溶剤等により樹脂を溶かすこと、またはＤＨＦなどで被研磨面最表面を溶かすことで、付着物を浮き上がらせて除去する等が可能であるが、いずれも新たな洗浄工程を追加する必要があり短時間処理で対応が難しい。
【００１４】
そこで本発明は、研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂が含まれる研磨工具を用いた加工において、加工雰囲気を該研磨工具のガラス転移温度（Ｔｇ）以下にすることを特徴とする。
【００１５】
加工温度を融点（Ｔｍ）以下、さらにはガラス転移温度（Ｔｇ）以下にすることにより、研磨時の樹脂物性をガラス状態にでき、樹脂の状態を変えることにより被研磨面への樹脂の付着を防止できる。さらに望ましくは、研磨工具の取扱い性の点から樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）値は常温以上であることが望ましい。常温以下の場合、軟質になりやすく、取扱いが難しく、研磨液に水系研磨液を使用する場合、研磨液が凍ってしまう温度は０℃付近であるため、使用可能な研磨液温度範囲が狭くなってしまう。
【００１６】
また、使用する樹脂は、様々な樹脂の混合または重合で作られていてもよく、その平均ガラス転移温度（Ｔｇ）値が常温以上であり、加工時にはその平均ガラス転移温度（Ｔｇ）値以下で加工を行えばよい。さらに望ましくは、樹脂原料又は構成する樹脂の内、ガラス転移温度が最も低い成分に着目し、その樹脂成分のガラス転移温度（Ｔｇ）を常温以上にすると、樹脂付着の低減効果が大きい。
【００１７】
加工時の研磨工具の温度を制御する方法として、研磨工具裏面から、冷却または温調する方法と、研磨作用面を冷却または温調する方法がある。さらに、研磨作用面を冷却または温調する方法には、冷風を当てる、研磨液を蒸発しやすい材質に変更することや、研磨液噴霧などにより研磨液が蒸発する際の気化熱を利用する、さらには直接接触する部材で熱交換する方法がある。
【００１８】
研磨工具のガラス転移温度（Ｔｇ）以下に研磨工具を冷却または温調する手段として、図１に示すように、テーブルまたは台座を冷却または温調する手段を適用できる。
【００１９】
研磨装置１００は、研磨対象物である半導体ウェーハＷを研磨工具中に押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行うものであり、研磨工具１０は主として、熱可塑性樹脂により構成されている。研磨工具１０は台座２０を介してターンテーブル５０に固定され、その主軸を中心として回転する。半導体ウェーハＷはトップリング１１０に支持され、研磨工具１０の研磨面に押圧しつつ、その主軸の周りに回転することで、研磨面に摺動し半導体ウェーハＷの研磨が進行する。ノズル１３０からは砥粒を多量に含む研磨砥液が研磨工具１０の研磨面上に供給される。また、この研磨装置においては、ドレッサ１２０を備え、そのドレッシング面１２１が研磨工具１０の研磨面に押圧しつつ摺動することで、研磨面の目立て（ドレッシング）が進行する。ノズル１２３からは例えば純水等のドレス液が研磨工具１０の研磨面上に供給される。
【００２０】
この研磨装置においては、冷却装置（配管）６０を備え、ターンテーブル５０および台座２０を冷却している。冷却装置（配管）６０には所要の温度に調整された冷却液が循環するようになっている。したがって、冷却装置（配管）６０により研磨工具１０をそのガラス転移温度以下に冷却または温調して研磨を進行させることができる。
【００２１】
一般に、研磨の際には研磨工具の表面温度が上昇することが知られており、一般的なＣＭＰ装置のテーブルにも水冷式の冷却装置が装備される場合がある。しかし、冷却の温度は水道水の温度に頼っている場合が多い。この場合、水道水の温度がガラス転移温度（Ｔｇ）以下の温度範囲を満足する場合があるが、十分な冷却が得られない場合、テーブル冷却媒用の冷却装置を付加し、前記温度範囲である“加工温度を融点（Ｔｍ）以下、さらにはガラス転移温度（Ｔｇ）以下にする”ことを満足する必要がある。研磨工具の研磨作用面と反対側から冷却または温調するため、研磨工具は十分に冷やすことが可能となる。そのため、固定砥粒研磨工具の場合、研磨工具は下層では十分硬質になるため、研磨特性として高い平坦性が得られやすくなる。また、一般に研磨工具を構成する樹脂は熱伝導が悪く蓄熱し易いため、研磨作用面をガラス転移温度（Ｔｇ）以下に冷却するためには、パッドの厚みは５ｍｍ以下にとどめることが望ましい。
【００２２】
また、研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂が含まれる研磨工具を用いた加工において、加工中に該研磨工具のガラス転移温度（Ｔｇ）以下の研磨液またはドレス液（水（冷水）またはケミカル液）を供給することで、研磨工具をそのガラス転移温度以下に保つことができる。研磨工具の研磨作用面を目的の温度にするためには、直接研磨作用面を冷却することが望ましい。そのため、加工中に研磨作用面に直接接触する部材を利用し、研磨作用面を熱交換することができる。このように研磨液またはドレス液を冷却または温調することで容易に研磨工具最表面をガラス転移温度（Ｔｇ）以下に制御できる。
【００２３】
研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂が含まれる研磨工具を用いた加工において、被加工面を冷却または温調することで加工中に該研磨工具のガラス転移温度（Ｔｇ）以下に研磨対象物を冷却または温調する手段として、図２に示すようにノズル１３０から供給する研磨液またはノズル１２３から供給するドレス液を所要温度に制御した液を供給する。これにより、研磨工具１０の研磨面をガラス転移温度以下に制御することができる。ノズル１２３および１３０は、図示するように断熱材１３５を備え、またノズルの先端部に温度センサ１４０を備えることで、所要温度に制御することが好ましい。研磨液またはドレス液の冷却または温調は、図３または図４に示すように熱交換機を介して容易に行うことができる。
【００２４】
図５は、ウェーハＷを保持するトップリング（ウェーハ保持部材）１１０に冷却（温調）用配管１５０を備え、ロータリージョイント１５１を介して冷却（温調）用液１５２を冷却（温調）用配管１５０に供給するようにしたものである。これにより、研磨工具１０の表面に接触するウェーハＷを介してトップリング内の冷却（温調）用配管１５０から研磨工具１０をそのガラス転移温度以下に冷却（温調）することができる。ここで、ウェーハＷが部分的に冷却（温調）されると熱膨張差により変形などの不具合が起こる。このため、冷却（温調）用配管１５０は、トップリング１１０の全体を冷却（温調）するようにその配管を配置することが好ましい。
【００２５】
図６は、同様にドレッサに冷却配管を設け、ドレッサを介して研磨工具の表面を冷却するようにしたものである。ドレッサ１２２は、冷却（温調）用配管１５３を備え、ロータリージョイント１５４を介して冷却（温調）液１５５を供給する。冷却（温調）液１５５が冷却（温調）用配管１５３に流れることで、ドレッサ１２０の全体が冷却（温調）され、作用面１２１を介して研磨工具１０の表面が冷却される。これにより、研磨工具１０の表面をそのガラス転移温度以下に保つことが可能となる。このドレッサの冷却（温調）においても、トップリングの冷却（温調）と同様に熱膨張差により変形などの不具合を起こさないように、ドレッサ作用面を含むドレッサユニット全体を冷却するようにその冷却（温調）用配管を配置することが好ましい。冷却（温調）液としては、研磨工具表面をそのガラス転移温度以下に保つのに十分な量の水等の液体が、所要の温度に冷却（温調）されて冷却配管に供給される。トップリングまたはドレッサに温度センサを備え、所要温度となるように管理するようにしても良い。
【００２６】
また、研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂が含まれる研磨工具を用いた加工において、研磨工具加工表面に接触する加工補助部材を有し、その部材が加工中に該研磨工具のガラス転移温度（Ｔｇ）以下に該研磨工具を冷却または温調する。この加工補助部材として、ドレッサまたはドレッサに付属し該研磨工具に接触する部材を用いることができる。また、研磨工具に直接接触する部材に、ドレッサまたはドレッサに付属する部材を利用することができる。たとえば、ドレッサ外周側に設けた研磨工具接触部材を冷却（温調）することにより、研磨工具を冷却（温調）し、研磨工具をガラス転移温度以下の温度に保つことで、研磨工具表面をガラス状態に保つことができ、これにより被加工面への樹脂付着を低減することが出来る。また、ドレッサの外周に設けた研磨工具接触部材は、摩擦によるドレッサの傾きを防止でき、均一なドレッシング効果を得ることもできる。
【００２７】
図７は、ドレッサに付属する各種の冷却（温調）部材の例を示す。図７（ａ）は一般的なリング型ドレッサを示し、図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ研磨工具を冷却（温調）するための接触部材を設けたものである。図７（ｂ）はリテーナ部温調器付ドレッサを示し、ドレッサホルダ１２０内に冷却（温調）用配管１２５を備え、ロータリージョイント１２６を介して冷却液１２７を図示しない冷却（温調）液供給装置より供給する。ドレッサ工具１２１の外周側に高熱伝導部材からなるリテーナ１２８ａを配置している。これにより、冷却（温調）用配管１２５に流れる冷却（温調）液１２７によりドレッサホルダ１２０を介して研磨工具の表面が冷却（温調）される。従って、このドレッサによれば、ドレッサ工具１２１によるドレッシングと共に研磨工具の表面を冷却（温調）することができる。ドレッサ工具１２１はリング型であり接触面積が少ないため、リテーナ１２８ａには平面度０．１ｍｍ以下の高平坦性を有する部材を用いることが好ましい。リング型のリテーナ１２８ａは同様にリング型のドレッサ工具１２１を安定動作可能にすると共に、ドレッシングにより荒れすぎた研磨作用面を整える効果をも有する。リテーナ１２８ａの研磨工具との接触面には、ドレッシング廃液を排出するための放射状、同心円状、螺旋状、格子状などの各種の溝を施すようにしても良い。
【００２８】
図７（ｃ）は、ドレッサホルダ１２０に蓄熱部１２９を配置したものであり、冷却（温調）用配管１２５を備え、冷却（温調）液１２７をロータリージョイント１２６を介して循環させるようにしたものである。蓄熱部１２９に冷熱を蓄積することで、ドレッサ工具１２１を介して研磨工具の研磨面をドレッシングと共に冷却することができる。図７（ｄ）は、内周部温調器付ドレッサを示し、リング状ドレッサの内部に研磨工具を冷却（温調）するための接触部材１２８ｂを配置したものである。ドレッサホルダ１２０の外周部にリング状ドレッサ工具１２１を備え、その内周部に高熱伝導部材からなる接触部材１２８ｂを配置している。ドレッサホルダ１２０の内部に冷却（温調）用配管１２５を配置し、ロータリージョイント１２６を介して図示しない冷却（温調）用液供給装置から冷却（温調）液１２７の供給を受けるようにした構成は上記実施例と同様である。接触部材１２８ｂを内周側に設け、ドレッサ工具１２１を外周側に設けることで、ドレッシング廃液を容易に排出することができ、接触部材１２８ｂの接触面には複雑な溝加工を施す必要がない。
【００２９】
なお、各ドレッサには温度センサを設け、冷却（温調）液を供給する冷却（温調）液供給装置にフィードバックをすることが好ましい。温度センサとしては、放射温度計、熱電体、測温抵抗体、サーミスタ等の各種のセンサを用いることができる。また、温度センサはリテーナ等の接触部材の内部に配置してもよく、またドレッサホルダに配置するようにしても良い。
【００３０】
ドレッサを備えたドレッサホルダおよびウェーハを保持するトップリングとは独立に、研磨工具を冷却（温調）するために研磨工具に接触する加工補助部材を配置しても良い。たとえば、ドレッサやウェーハ保持部材と独立した動作制御が可能な、研磨工具接触部材を配置して、研磨工具を冷却または温調することにより、研磨工具の表面をそのガラス転移温度以下に保持することができる。従って、研磨時に研磨工具を構成する樹脂がガラス状態となることで、ウェーハ加工面への樹脂付着を低減することができる。このドレッサおよびウェーハ保持部材と独立した動作を行い、且つ該研磨工具に接触する部材は、接触圧力の制御により研磨工具表面を整え、安定したドレッシングおよび研磨を行うことが出来る。この独立接触部材の動作は、固定、または揺動を行ってもよく、加工量を制御すべく、圧力、揺動、位置固定などの動作を加工中の研磨対象物をモニターしながら行うことが出来る。また、予め研磨対象物の加工後の研磨形状が予測できる場合、予測値によって好適な圧力、揺動、位置固定などの動作を選定することもできる。
【００３１】
図８は、ドレッサやトップリングと独立した動作を行う独立接触部材を備えた研磨装置の構成例を示す。図８（ａ）は、固定型の研磨装置を示し、回転する研磨工具１０に対してウェーハＷを保持するトップリング１１０およびドレッサ１２０がそれぞれ固定した位置に配置され、それぞれが自転している。そして、トップリング１１０およびドレッサ１２０とは独立に研磨工具１０を冷却（温調）するための独立接触部材１６０が配置されている。この独立接触部材１６０は、図８（ｃ）に示すように、ホルダ１６１内部に冷却（温調）配管１６４を備え、主軸１６２およびロータリージョイント１６３を介して冷却（温調）液１６５が図示しない冷却（温調）用液供給装置から送られ、接触部材１６０の全体を冷却（温調）するようになっている。接触部材１６０は、高熱伝導率部材であり、冷却（温調）用配管１６４に供給される冷熱を研磨工具１０に伝達し、研磨工具１０の表面を冷却または温調する。これにより、研磨工具表面がそのガラス転移温度以下になることで、樹脂の状態がガラス状態となり、これにより研磨対象物Ｗに樹脂が付着することを防止できる。
【００３２】
図８（ｂ）は、揺動動作型の研磨装置を示す。トップリング１１０には揺動アーム１１０ａを備え、ドレッサ１２０にはドレッサアーム１２０ａを備え、独立接触部材１６０には揺動アーム１６０ａをそれぞれ備えている。そして、必要に応じて各アーム部は揺動動作を行う。トップリング１１０が揺動動作を行うことで、研磨工具１０に対する接触面積範囲を拡大することができる。また、ドレッサ１２０を揺動することで、研磨工具１０のより広い面積に対してドレッシングを行うことができる。そして、独立接触部材１６０を揺動動作することで、研磨工具の温度が変化しやすい部分を優先的にその温度の調整ができる。
【００３３】
なお、研磨工具に直接接触する部材として、ウェーハ保持部材に付属し研磨工具に接触する部材を利用することが出来る。たとえば、トップリング外周側に設けた研磨工具接触部材（たとえばリテーナーリング）を冷却することにより、研磨工具を冷却することができる。
【００３４】
次に、研磨工具に用いる材料について説明する。
一般に、研磨工具は、樹脂、空孔、必要に応じて砥粒や薬剤で構成されている。樹脂は熱硬化性樹脂でなく、熱可塑性樹脂を使用することが望ましい。固定砥粒研磨工具の場合、砥粒が含まれ、砥粒として、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２；ルチル型とアナターゼ型の結晶構造があるがアナターゼ型が反応性に富むため、アナターゼ型の使用が望ましい）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化鉄（ＦｅＯ，Ｆｅ_３Ｏ_４）、酸化マンガン（ＭｎＯ_２，Ｍｎ_２Ｏ_３）、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（ＢａＣＯ_３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、ダイヤモンド（Ｃ）、またはこれらの複合材料が用いられている。また、この砥粒原料は、粉末原料、スラリー原料どちらでもよいが、均質な固定砥粒を製作するためには、微細砥粒として安定に存在するスラリー状砥粒を用いることが望ましい。さらに望ましくは、粒径１０ｎｍ〜１０μｍの砥粒を使用することが望ましい。さらに半導体加工用途のため、該砥粒原料に含まれる金属混入量を出来るだけ少なくすることが望ましい。
【００３５】
使用する樹脂として利用な可能なものは、熱硬化性樹脂であるフェノール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、シリコーンＳＩ、ポリウレタンＰＵＲ等がある。
また、熱可塑性樹脂には、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ＰＣ、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（以下ＡＢＳと略す）、ＡＳ、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、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴ、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アミドＰＡ、ポリアセタールＰＯＭ、ポリカーボネートＰＣ、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、ポリ弗化ビニリデン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ているポリサルホンＰＳＦ、ポリエーテルサルホン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、ポリイミドＰＩ、ポリテトラフロロエチレンＰＴＦＥが有効であり、特にＡＢＳやポリフッ化ビニリデンがスクラッチ除去に有効である。また、これらから２種類以上を混合することもできる。これら樹脂の単量体成分を共重合させることも可能である。
【００３６】
また、軟質な工具を利用したい場合の樹脂として好適な材質は、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレンやビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド、ジクロロフルオロエチレン、ビニルクロライド、ビニリデンクロライド、パーフルオロ−α−オレフイン類（例えばヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロブテン−１、パーフルオロペンテン−１、パーフルオロヘキセン−１等）、パーフルオロブタジエン、クロロトリフルオロエチレン、トリクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル類（例えば、パーフルオロメチルパーフルオロビニルエーテル、パーフルオロエチルパーフルオロビニルエーテル、パーフルオロプロピルパーフルオロビニルエーテル等）、炭素数１〜６個のアルキルビニルエーテル、炭素数６〜８個のアリールビニルエーテル、炭素数１〜６個のアルキルまたは炭素数６〜８個のアリールパーフルオロビニルエーテル、エチレン、プロピレン、スチレン等であり、またはポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−へキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレンーエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルパーフルオロビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルパーフルオロビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレンーパーフルオロプロピルパーフルオロビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロメチルパーフルオロビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレン−パーフルオロエチルパーフルオロビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレン−パーフルオロプロピルパーフルオロビニルエーテル共重合体等である。
【００３７】
発泡特性や経済性、入手の容易さ等を勘案すれば、好ましくは上述したポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル共重合体類、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体である。更に好ましくは、部分フッ素化樹脂としてポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロ樹脂としてテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルパーフルオロビニルエーテル共重合体類である。
【００３８】
また、望ましくは熱可塑性樹脂を選定することが望ましく、さらに樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）値が常温以上であることが望ましい。
【００３９】
また、高分子材料の形態は、粉末原料、液状原料どちらでもよいが、成形材料である造粒粉の組成比を均質にし、さらには固定砥粒の均質性を向上するために、液体に均質に分散しているラテックス懸濁液の使用が望ましい。さらに、半導体加工用途のため、すなわち金属汚染の少ないウェーハ研磨を実現するために、該高分子材料に含まれる金属混入量を出来るだけ少なくすることが望ましい。前述の熱可塑性樹脂は一般に低分子化合物（モノマー）を多数重合させ製作する。その製造段階には、付加重合、共重合、縮合重合、付加縮合などの操作により製作するが、その際に有機金属化合物や無機金属化合物に代表される重合触媒、重合抑制剤、分散剤、活性剤、溶媒、触媒不活性化剤、安定化剤、乳化剤、酸化防止剤など様々な薬剤および水が使用され、複雑な工程を経て高分子化合物となる。本研磨工具に用いる高分子材料の金属元素の混入を少なくするため、前述の様々な重合工程で使用される薬品および水に含有される金属化合物を低減することが望ましく、使用する水や溶剤においては、純水、超純水や高純度溶剤を使用することが望ましい。
【００４０】
さらに、高分子材料の他に適当な添加剤（薬剤）を添加してもよい。薬剤には、マイクロ（ナノ）カプセル薬剤を含む加工促進剤（アミンなど）、加工性能安定化剤（バッファー）、鏡面性向上剤（水溶性高分子）、砥粒凝集防止剤（有機高分子）などの研磨助剤、および砥粒自生量調整剤（結合剤の溶解剤）、固定砥粒成形助剤、固定砥粒加工助剤（光増感剤）などがある。これらの固定砥粒添加剤においても金属混入量を出来るだけ低減することが望ましい。
【００４１】
次に、固定砥粒の製造方法の概要を説明する。
まず、微細な砥粒と高分子材料および添加剤、すなわち界面活性剤などの砥粒分散剤、バッファーなどの加工安定化剤、ＫＯＨなどのＰＨ調整剤に代表される加工促進剤、高分子剤などの鏡面性向上剤等を含む固定砥粒添加剤を混合した固定砥粒原料粉を製作する。これら原料を混合し、必要に応じ、純水や溶剤を加え、混合液を製作する。この際、攪拌機、超音波分散器等の分散処理を行い、各原料の分散を十分行う。
【００４２】
次に、スプレードライヤで代表される乾燥手法を用い、乾燥造粒を行い、各種原料が均一に混合された０．１μｍ〜数百μｍの粉体（造粒粉）、望ましくは平均粒径が数〜数十μｍの粉体（造粒粉）を製作する。または、上記乾燥手法の他にフリーズドライ後粉砕粉や凝集およびまたは沈殿作用を利用し、混合粒子を作成する方法を採ってもよい。上記粉体（造粒粉）製作は必要に応じて混合後、乾燥工程または乾燥後混合工程、またはこれらを適宜繰り返し行ってもよく、混合する材料により他の材料の乾燥粉体と直接混合する工程をとってもよい。
【００４３】
次に、上記工程で得られた混合粉（造粒粉）に、必要に応じて適当な添加剤（前記薬剤）を加え、ホットプレスで代表される圧縮成形技術により成形し、固定砥粒研磨工具を得る。この際、成形するサイズにより圧縮成形機のサイズが決まる。このことから非分割構造の固定砥粒と比較し、分割構造、すなわちセグメント構造の固定砥粒を製作するほうが圧縮成形機のサイズが小さくて済む。さらに付帯する設備および後工程の設備も分割構造、すなわちセグメント構造の固定砥粒を製作するほうが小型の装置で済み、初期投資が少なく、製造コストを低く抑えることが可能である。
【００４４】
固定砥粒の保護と研磨装置への装着を容易にするために、上記工程で得られた固定砥粒を金属またはエンジニアリングプラスチック等機械的強度のある部材（ベース）に接着や溶着等で固定する。この際、多数の、または複雑な形状のセグメントからなる固定砥粒は、固定の際の位置決めが難しく、また、位置決めが不正確である場合、固定砥粒とベースを固定するための接着剤がセグメント間にはみ出すリスクがある。接着剤が固定砥粒研磨作用面上にある場合、研磨を阻害する、またはウェーハにスクラッチを発生させるなど好ましくないため、正確な位置決めが必要である。
【００４５】
さらにセグメント間に隙間がある場合、研磨の際に研磨工具とウェーハとの接触面積が変化してしまうという問題がある。ウェーハの加工圧力を瞬時に変化させることが難しいため、接触面積変化は加工面圧を変化させてしまい、安定な加工量を維持できない。特にウェーハと工具の相対運動によりウェーハがセグメントの隙間にかかるときに大きな力が作用することからウェーハのエッジ付近の加工量が極端に多くなってしまう、またはスクラッチを発生しやすい。そのため、セグメント形状を円分形状または扇形状とし、隙間を管理することで接着の際の位置決めが比較的容易になり、安定した研磨を実現できる。また、セグメント形状の場合、製造の際にも破損しやすいサイズの大きな固定砥粒を取り扱う必要がなく、さらにベースに接着する際の接着層への気泡の混入の危険が比較的少ない特徴をも有する。気泡の混入は研磨作用面下層に未接着部分を作ってしまい、固定砥粒が十分に固定できず、ウェーハとの摩擦に負けて工具とベースの接着部に剥離が起こり、固定砥粒の破損が起こる。
【００４６】
取りつける円盤または円筒形状のベースは、固定砥粒のサイズがφ６００ｍｍ程度まではアルミ合金、エンジニアリングプラスチック等を使用することで、十分な強度と取扱い容易な重量の固定砥粒アセンブリ品を得ることが出来る。一般に８インチウェーハ研磨用回転式厚肉固定砥粒は前記方法で製造可能である。
【００４７】
また、１２インチ以上のウェーハ研磨用固定砥粒は、サイズがφ７００ｍｍ以上必要であり、前記一体型ベースでアセンブリした場合、重量があり、ハンドリング性が悪い。そのため、ベースごと分割構造とすることでセグメントごとに取り扱うことが可能であり、ハンドリング性の他に、交換時に必要なクリーンルームスペースが小さくてすむ特徴がある。たとえば、取りつけ部を除いた基本形状を円分形状または扇形状のベースにほぼ同形状のセグメントタイプ固定砥粒を固定し、装置上で円盤または円筒形状にアセンブリすることでハンドリング性を高めることが可能である。さらにクレーン、リフターなど特別な装置が不必要となり、クリーンルーム内での取扱い性に優れている。
【００４８】
さらに、これら固定砥粒製造は、材料の混合、分散を含む原料調整工程、造粒工程、成形工程、装置取りつけ治具への装着・接着工程などの作業をクリーンルーム、クリーンブースなどフィルタを通した清浄なエアーを供給される環境で、製造を行うことできわめてクリーンな固定砥粒を製造することが出来る。
【００４９】
次に、本発明の研磨工具の、製造工程での温度に着目した製造方法にかかる実施形態について説明する。
研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂により主として構成されている研磨工具の製造方法において、樹脂および薬剤、必要に応じてスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、その混合液乾燥温度が成形温度より低いことを特徴とするものである。固定砥粒を得る方法として、スラリー、樹脂、研磨助剤、成形助剤を混合分散した液体を半乾燥または完全乾燥させ、得られた固形物（造粒粉）をホットプレスで代表される加圧加熱成形工程で成形する方法があることは上述したとおりである。
【００５０】
この際に、スラリーと樹脂、研磨助剤、成形助剤、加工助剤の混合溶液を乾燥させる際の条件で、その熱処理温度は研磨工具に対して大きな影響を及ぼすパラメータである。ここで混合液の熱処理温度がその後の成形温度より高い場合、固形物同士の界面間結合が弱く、界面痕が成形後の成形体中にも明確に残り、成形体は前記界面で結合が切れやすい。そのため、研磨中の大粒子発生原因になりやすく、スクラッチの原因となりうる。そのため、混合液熱処理温度を成形時の熱処理温度より低くすることで、成形時に成形用原料表面により大きな熱処理を加えることが出来、界面をなくすことが出来る。よって、研磨中の大粒子発生を抑制でき、研磨に不都合な大きな欠片の発生を抑制でき、傷（スクラッチ）の発生を低減できる。
【００５１】
また、研磨工具の製造方法において、樹脂および薬剤、必要に応じてスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、その成形温度が樹脂のガラス転移温度、または樹脂の溶解温度より高くすることが好ましい。
【００５２】
ガラス転移温度（Ｔｇ）以上、または樹脂溶解温度（Ｔｍ）以上の温度で成形時に熱処理することにより樹脂を溶解させ、成形用原料粒子同士を結合させることにより、成形体が成形用原料粒子単位で分離することを防止できる。この場合、成形体に成形原料界面が残存せず均一な結合力が得られるため、研磨加工中に成形原料粒子またはその欠片で分離または遊離することを防止でき、研磨に不都合な大きな欠片の発生がなく、研磨時の傷（スクラッチ）の発生を低減できる。
【００５３】
また、樹脂および薬剤、必要に応じてスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、その混合液熱処理時に樹脂溶剤を添加することが好ましい。
【００５４】
成形原料製作時に樹脂溶剤を添加することで、前記溶剤が樹脂に作用し、成形原料粉内部で樹脂が均一に結合力を得ることが出来る。たとえば、スプレードライヤに代表される乾燥手法を用いて成形原料を製作する場合、成形原料粒子の外部と内部で熱のかかり方が異なり、樹脂の結合度合いが異なる。樹脂溶剤を添加することにより樹脂を溶解させ、樹脂が均一に分散でき、均一な結合力が得られる。また、樹脂溶剤の作用により低い温度で熱処理を行うことが出来る。
【００５５】
なお、前記混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形する工程を取らなくてもよく、その場合の製造方法として、乾燥と成形を同時に行えるキャスティング法が挙げられる。
【００５６】
また、樹脂および薬剤、必要に応じてスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、その加圧加熱成形用原料に有機溶剤または発泡剤を添加することが好ましい。
【００５７】
加圧加熱成形用原料に有機溶剤または発泡剤を添加することで、成形原料粒子単位で分離し易い成形体を、加圧加熱成形時に樹脂溶剤を作用させることにより、乾燥粉界面を無くし、均一な結合力を得ることが出来る。また、添加する樹脂溶剤は、液体だけでなくマイクロカプセルとして添加しても良く、成形時の熱、圧力、粉体摩擦などでマイクロカプセル内部の溶剤を放出することで、同様の作用を期待できる。さらに、溶剤添加による効果として成形体に一部溶剤が取り込まれたまま残る場合には、滅菌効果がある。
【００５８】
高分子材料の形態は、粉末原料、液状原料どちらでもよいが、成形材料である造粒粉の組成比を均質にし、さらには固定砥粒の均質性を向上するために、液体に均質に分散しているラテックス懸濁液の使用が望ましい。さらに、半導体加工用途のため、すなわち金属汚染の少ないウェーハ研磨を実現するために、該高分子材料に含まれる金属混入量を出来るだけ少なくすることが望ましい。
【００５９】
前述の熱可塑性樹脂は一般に低分子化合物（モノマー）を多数重合させ製作する。その製造段階には、付加重合、共重合、縮合重合、付加縮合などの操作により製作するが、その際に有機金属化合物や無機金属化合物に代表される重合触媒、重合抑制剤、分散剤、活性剤、溶媒、触媒不活性化剤、安定化剤、乳化剤、酸化防止剤など様々な薬剤および水が使用され、複雑な工程を経て高分子化合物となる。本研磨工具に用いる高分子材料の金属元素の混入を少なくするため、前述の様々な重合工程で使用される薬品および水の金属化合物を低減することが望ましく、使用する水や溶剤においては、純水、超純水や高純度溶剤を使用することが望ましい。
【００６０】
さらに、高分子材料の他に適当な添加剤（薬剤）を添加してもよい。薬剤には、マイクロ（ナノ）カプセル薬剤を含む加工促進剤（ＫＯＨ、アミン、ＰＨ調整剤など）、界面活性剤などの砥粒分散剤、加工性能安定化剤（バッファー）、鏡面性向上剤（水溶性高分子）、砥粒凝集防止剤（有機高分子）などの研磨助剤、および砥粒自生量調整剤（樹脂溶剤）、固定砥粒成形助剤、固定砥粒加工助剤（光増感剤）などがある。これらの固定砥粒添加剤においても金属混入量を出来るだけ低減することが望ましい。
【００６１】
樹脂溶剤は、使用する樹脂によって異なるが、一般的な樹脂の場合、硫酸や塩酸３５％ａｑ、酸、アルカリ溶液や有機溶剤に犯されやすい。たとえば、アクリル系樹脂の場合には、ほとんどの有機溶剤が使用でき、特にアルコールやケトン類が使いやすい。
【００６２】
次に、固定砥粒の製造方法について、図９乃至図１３を参照してその概要を説明する。まず、微細な砥粒と高分子材料および添加剤を混合した固定砥粒原料粉を製作する。これら原料を混合し、必要に応じ、純水や溶剤を加え、混合液を製作する。この際、攪拌機、超音波分散器等の分散処理を行い、各原料同士の分散を十分に行う。即ち、砥粒粉（または砥粒を含むスラリー）、樹脂（液状樹脂、樹脂成分単量体）、各種薬品の混合液を超音波処理、攪拌処理および必要に応じて各種重合処理を行い、これらが十分に分散した混合液を作る。
【００６３】
図１０は、混合液の分散処理に用いられる超音波分散処理装置の例を示す。タンク２０１に収容された混合液は攪拌機２０２で攪拌され、ポンプ２０３により超音波分散処理装置２０５に送られる。超音波分散処理装置２０５は硬質ガラス製フラスコ２０６に混合液を収容し、容器２０７において超音波発生器２０８による超音波振動を受ける。容器２０７内には純水が収容され、超音波発生器２０８で発生した超音波振動をフラスコ２０６に伝達する。なお、超音波発生器２０８は電源２０９により駆動される。超音波振動処理を受けた混合液は、ポンプ２１０によりタンク２１１に送られ、分散処理終了後も混合液として貯留される。なお、この実施例においてはタンク２１１にも攪拌機２１２を備えるが、攪拌機による攪拌は超音波による分散処理前のみに行っても良い。また、ポンプも１台だけでも良い。また、処理済みの混合液はタンク２１１に貯留せずに直接次工程へのラインに導くことが好ましく、この場合、分散効果を十分維持したまま次工程処理が可能になる。使用するポンプは汚染を防止可能なテフロン（登録商標）チューブなどを使用したチューブポンプを使用することが好ましい。また、同様に三方弁２１３等はテフロン（登録商標）製を用いることが好ましい。
【００６４】
次に、スプレードライヤで代表される乾燥手法を用い、乾燥造粒を行い、各種原料が均一に混合された０．１μｍ〜数百μｍ粉体（造粒粉）、望ましくは平均粒径数μｍ程度の粉体（造粒粉）を製作する。または、上記乾燥手法の他にフリーズドライ後粉砕粉や凝集およびまたは沈殿作用を利用し混合粒子を作成する方法を採ってもよい。上記粉体（造粒粉）製作は必要に応じて混合後乾燥工程または乾燥後混合工程、またはこれらを適宜繰り返し行ってもよく、混合する材料により他の材料の乾燥粉体と直接混合する工程をとってもよい。
【００６５】
図１１は、スプレードライヤを用いた混合液の乾燥造粒処理工程例を示す。攪拌機を備えたスラリタンクに混合液が貯留され、定量供給ポンプによりアトマイザに送られ、容器内に噴霧される。容器には熱風送風機により送風された空気が電気ヒータ（またはスチームヒータ）により加熱され、熱風フィルタにより濾過された熱風が容器内に供給される。アトマイザにより噴霧され、霧状となった混合液は熱風により乾燥され、微細粒子となり（乾燥造粒処理が施され）、容器下部に運ばれる。そして、容器下部に運ばれた造粒粉の大粒子はそのまま容器下部に設置した収集容器に捕集される。さらに残された粒子は送風により更に運ばれ、サイクロン等の遠心分離器により分級され、サイクロン下部でも捕集され取り出される。
ここで捕集された原料粉は、必要に応じてさらに分級機で分級をかけても良い。
【００６６】
次に、上記工程で得られた混合粉（造粒粉）に必要に応じて適当な樹脂溶剤や薬剤を加え、ホットプレスで代表される圧縮成形技術により成形し、固定砥粒を得る。この圧縮成形は、加熱加圧処理、または加圧処理、またはキャスティング成形による。
【００６７】
加熱加圧成形の工程例について図１２を参照して説明する。下パンチ２２１とダイス２２２とを組み合わせた後、成形体原料粉（混合液の乾燥造粒粉）２２３を入れ、不均一にならないように充填する。この時に溶剤を添加し、十分に混練した後に充填するようにしてもよい。また、造粒粉に溶剤内包マイクロカプセル２２４を混合するようにしても良い。そして、図１２（ｂ）に示すように上パンチ２２５を荷重がかからないように載せ、樹脂の軟化温度以上の所定加熱温度まで加熱する。そして、図１２（ｃ）に示すように、上パンチ２２５に荷重をかけて所定の容積となるように原料粉２２３を加圧する。この時、上パンチ２２５を位置制御により加圧してもよく、また図示するようにストッパ２２６を配置して、所定容積まで加圧するようにしても良い。これにより圧縮成形された成形体２２３ａが製作される。
【００６８】
この圧縮成形時に、ダイス２２２を予め上下方向に可動として、ダイスの下にスペーサを予めセットしておき、成形途中でスペーサを取り除くことにより、圧縮成形された研磨工具内の残留応力を低減することができる。所定時間経過後に冷却し、脱枠し、研磨工具を得ることができる。
【００６９】
溶剤入りのマイクロカプセルを使用した場合に、原料粉を加圧加熱成形する際に、マイクロカプセルの外壁が破れ内包した溶剤が流出し、原料粉の単位となる界面に作用させることができる。このマイクロカプセルからの溶剤の供給を時間と温度と圧力で制御したプロセスで管理しても良い。
【００７０】
本発明の研磨工具の製造工程では、混合液の乾燥温度が加圧加熱成形するときの温度よりも低いことを特徴としている。これにより、研磨時にスクラッチの原因となる大粒子の発生を抑制することができる。また、加圧加熱成形するときの温度を樹脂のガラス転移温度、または樹脂の熔解温度よりも高くする。これにより、成形体が成形用原料粒単位で分離することを防止でき、均一な結合力を有する研磨工具を構成することができる。また、混合液の熱処理時に樹脂溶剤を添加するようにしてもよく、また加圧加熱成形の前にその原料に有機溶剤または発泡剤を添加するようにしても良い。
【００７１】
得られた成形体を金属板またはプラスチック板等の支持体（台座）に、接着、溶着、粘着等により固定することで研磨工具が完成する。
【００７２】
樹脂の成形体が得られた後に、外形・平面加工を経て研磨工具とすることができる。樹脂の成形体は一般に十分に強度が得られず、単体では運搬、機械への固定等で割れる、または壊れる等の問題があるため、台座に固定する。台座への接着、粘着などの固定は、樹脂の成形体の加工中に行う場合もあるが、台座との熱膨張係数の相違や材料の劣化がある場合には成形後に行うことが好ましい。温度が高い状態で固着した場合に使用する温度に冷却したときに熱膨張係数の相違から変形、そりが生じるためである。砥粒を含む固定砥粒研磨工具の場合には成形体は厚い方が寿命の点で好ましい。しかしながら、使用時に減耗が少ないタイプの固定砥粒では、薄い平板型としても良い。どちらの場合でも、固定砥粒研磨工具の使用時に水または液体を供給しながら使用する場合には、固定砥粒の膨潤の影響があるため、台座と固定砥粒の固定にはその固定砥粒の使用時に近い形で固定することが好ましい。即ち、使用時に固定砥粒内部に液体がしみ込む場合には固定砥粒が膨潤するので、予め固定砥粒を膨潤した状態にしておき、その状態で台座に固定することで、その後使用時までその状態を維持することが好ましい。
【００７３】
図１３は、完成した状態の研磨工具を示す。図１３（ａ）は台座２６に固定砥粒または研磨パッドとなる樹脂の成形体２５を固定した状態の研磨工具を示す。図１３（ｂ）はセグメントに分割したタイプの研磨工具を示す。即ち、樹脂の成形体である固定砥粒２５は、扇形状にセグメント化された分割体２５ａ，２５ｂ，．．．２５ｆにより構成されている。これらのセグメント化された研磨工具は台座２６に接着等により固定され、均一な表面が得られるように調整されている。
【００７４】
図１４は、固定砥粒研磨工具の一構成例を示すもので、この研磨工具は、砥粒３０１と薬剤３０２とがバインダ樹脂３０３により固定されている。なお、固定砥粒には、空孔が含まれるが不定形であるため図示していない。この薬剤３０２は吸水して膨潤する性質を有する吸水性樹脂からなる。このため、図１４（ｂ）に示すようにウェーハＷの研磨に際して、通常その界面に冷却媒体である水が存在するため、薬剤３０２が吸水して膨潤した状態となる（３０２ａ）。そして図１４（ｃ）に示すように、吸水して膨潤した樹脂３０２ａに砥粒３０１が接触した場合に、その柔らかさにより膨潤した樹脂（薬剤）がこれを受け止め、これにより柔らかな研磨を行うことができる。図１４（ｄ）は吸水して膨潤する前後の薬剤（吸水性樹脂）を示す。また、この樹脂は図１４（ｅ）に示すように防水性コート３０２ｃを施すようにしても良い。防水性コートとしてはワックスも利用可能であるが、汚染加工後の洗浄性を考慮すると、テフロン（登録商標）やアクリル、その他の高分子材料が好ましい。
【００７５】
尚、上記実施例は、本発明の好ましい実施例の一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、種種の実施例をとることが可能なことは勿論である。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高品位のウェーハ加工が可能な研磨装置、研磨方法及び研磨工具の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の研磨装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１に示す研磨装置の変形例を示す断面図である。
【図３】冷却または温調用装置の構成例を示す図である。
【図４】図３の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の研磨装置におけるウェーハ保持部材（トップリング）の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態の研磨装置におけるドレッサの構成例を示す図である。
【図７】（ａ）は一般的なリング型ドレッサを示し、（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ冷却（温調）機能を備えたドレッサの構成例を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）はウェーハ保持部材およびドレッサに対して独立した研磨工具の冷却（温調）のための接触部材を配置した平面図を示し、（ｃ）は接触部材の縦断面図である。
【図９】本発明の実施形態の研磨工具の製造方法の概要を示すフロー図である。
【図１０】混合液の分散処理に用いる超音波分散処理工程を示す図である。
【図１１】スプレードライヤによる造粒粉の形成工程を示す図である。
【図１２】成形体原料（造粒粉）の加熱加圧成形工程を示す図である。
【図１３】固定砥粒研磨工具の完成した状態を示す図である。
【図１４】薬剤（吸水性樹脂）を含む固定砥粒研磨工具の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１０　　　　研磨工具（樹脂パッド又は固定砥粒）
２０　　　　台座（ベース）
５０　　　　ターンテーブル
６０　　　　冷却（温調用）配管（冷却（温調）装置）
１００　　　　研磨装置
１１０　　　　ウェーハ保持部材（トップリング）
１２０　　　　ドレッサ
１２３　　　　ドレス液供給ノズル
１３０　　　　研磨液供給ノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing tool suitable for use in a polishing apparatus for polishing an object to be polished such as a semiconductor wafer in a flat and mirror-like manner, and in particular, a configuration of a polishing tool such as a fixed abrasive polishing tool or a polishing pad and a method of manufacturing the same. About.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices has increased, circuit wiring has become finer, and the dimensions of integrated devices have been becoming finer. Therefore, there is a case where it is necessary to remove the film formed on the surface of the semiconductor wafer by polishing to planarize the surface. As a method of planarization, polishing is performed by a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus. That is being done. This type of chemical and mechanical polishing (CMP) apparatus has a turntable and a top ring on which a polishing cloth (pad) is stuck, and an object to be polished is interposed between the turntable and the top ring to form a top ring. Both of them rotate while applying a constant pressure to the turntable, and grind the surface of the object to be polished flat and mirror-like while supplying an abrasive liquid (slurry) to the polishing cloth.
[0003]
In chemical / mechanical polishing (CMP) using such an abrasive liquid (slurry), polishing is performed while supplying an abrasive liquid (slurry) containing a large amount of abrasive grains to a relatively soft polishing cloth. There is a problem with sex. The pattern dependency means that even after polishing, gentle unevenness due to the unevenness is formed by the unevenness pattern on the semiconductor wafer existing before polishing, and it is difficult to obtain perfect flatness. That is, the polishing rate is high in the uneven portion with fine pitch, the polishing speed is low in the portion with large pitch unevenness, and the polishing speed is high in the portion where the ratio (density) of the convex portions is low, and the polishing speed is low in the high portion. Become. Thus, there is a problem that gentle unevenness is formed between a portion having a high polishing rate and a portion having a low polishing rate.
[0004]
In order to solve the above problem, a polishing process using fixed abrasive grains in which abrasive grains are fixed with a binder resin has been disclosed. In the fixed abrasive process, very high flatness is obtained due to the high hardness which is a basic feature, but there is a disadvantage that a wafer to be polished tends to be scratched or scratched. Therefore, in recent years, it has been proposed to polish at or above the glass transition temperature of the resin used for the fixed abrasive. However, when polished at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature, the resin, which is a binder of the fixed abrasive grains, is softened, so that the resin may adhere to the object to be polished, and has a disadvantage that it is difficult to easily remove the resin.
[0005]
A typical method of manufacturing a fixed abrasive polishing tool is to disperse abrasive grains and a resin in a liquid, perform a powder drying process, and then press and heat mold. In this case, when the grain boundaries of the powder drying treatment remain after molding, there is a disadvantage that the grain boundaries cause scratches. A similar phenomenon is likely to occur not only with fixed abrasive grains but also with a polishing pad.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and reduces defects such as scratches or resin adhesion generated on a surface to be polished of an object to be polished such as a semiconductor wafer. An object of the present invention is to provide a polishing method, a polishing apparatus, and a method for manufacturing a polishing tool, which can exhibit good polishing characteristics.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the polishing method of the present invention, the polishing atmosphere is changed by the glass transition of the polishing tool in the processing using a polishing tool containing a resin which is polished through abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished. The polishing object is polished at a temperature not higher than the temperature.
[0008]
According to the present invention described above, the polishing tool can be polished below its glass transition temperature to prevent the binder resin from softening, thereby preventing the problem that the resin adheres to the object to be polished. it can. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the production yield or the like caused by the resin adhering to the polishing object.
[0009]
Further, the method for manufacturing a polishing tool of the present invention is a method for manufacturing a polishing tool mainly constituted by a resin that performs polishing via abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, wherein the resin and In the process of heat-treating a mixed solution to which a slurry containing abrasives is added as necessary, and further obtaining a polishing tool by pressurizing and heat forming, the drying temperature of the mixed solution is the temperature at which the pressurizing and heat forming is performed. Lower than Further, a temperature at the time of the pressurized heat molding is set higher than a glass transition temperature of the resin or a melting temperature of the resin.
[0010]
This suppresses the generation of grain boundaries in the powder drying process, and prevents the problem that the grain boundaries remain after pressing and heating. Therefore, it is possible to prevent a problem that scratches are generated on the object to be polished due to grain boundaries generated during the powder drying process in the polishing tool.
[0011]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
First, the glass transition temperature (Tg) will be described. When a thermoplastic polymer (linear polymer) is heated, the linear polymer starts thermal motion at a certain temperature, and changes to a rubber state as a whole. This temperature is the glass transition temperature. That is, at this temperature, the state changes from a hard and brittle state like glass to a flexible state. Some resins exhibit fluidity when heated above the glass transition temperature (Tg). The melting (dissolution) temperature of a polymer is generally indicated by a melting point (Tm). In the case of macromolecules, the melting temperature may not be a definite temperature, so it is necessary to distinguish it from general melting. Furthermore, some resins do not melt but are thermally decomposed or cured. Specifically, in the case of a thermoplastic resin, particularly a linear polymer molded body, since a linear polymer is entangled with a thread like a non-woven fabric to form a solid, the glass transition temperature (Tg) or less is somewhat solid. It is entangled, and even if an external force is applied, the entanglement is only deformed, and the entanglement is not easily released. For this reason, it generally has a strong property against external force. Further, in an environment that is equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) and equal to or lower than the temperature at which melting, melting, thermal decomposition, and hardening occur, the intersection between the entanglements is more likely to move.
[0013]
A polishing tool mainly composed of a thermoplastic resin that performs polishing via abrasive grains, in a polishing method of sliding while pressing an object to be polished, when the processing is performed at a polishing temperature higher than the melting temperature of the resin, the tool Is considered to be soft and good against scratches generated by polishing. However, since the resin is dissolved, the resin easily adheres to the surface to be polished of the object to be polished. Further, even when processing is performed at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature, the resin has changed to a viscous state, and is in a state where it easily adheres to the surface to be polished. In the processing of semiconductor wafers, if the resin actually adheres, the resin is dissolved in an organic solvent such as sulfuric acid, hydrochloric acid (35% aq), or acetone in order to remove the adhered matter in the cleaning process. By dissolving the outermost surface of the surface to be polished with DHF or the like, it is possible to lift and remove the attached matter, but in any case, it is necessary to add a new cleaning step, and it is difficult to cope with the processing in a short time.
[0014]
In view of the above, the present invention provides a processing atmosphere using a polishing tool containing a resin that is polished via abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, thereby changing the processing atmosphere to the glass transition temperature (Tg) of the polishing tool. ) It is characterized by the following.
[0015]
By setting the processing temperature to the melting point (Tm) or lower, and further to the glass transition temperature (Tg) or lower, the physical properties of the resin at the time of polishing can be changed to a glassy state. Can be prevented. More desirably, the glass transition temperature (Tg) value of the resin is desirably equal to or higher than room temperature from the viewpoint of handleability of the polishing tool. When the temperature is lower than room temperature, the polishing liquid tends to be soft and difficult to handle. When an aqueous polishing liquid is used as the polishing liquid, the temperature at which the polishing liquid freezes is around 0 ° C., so the usable polishing liquid temperature range becomes narrow. Would.
[0016]
In addition, the resin used may be made by mixing or polymerizing various resins, and has an average glass transition temperature (Tg) value equal to or higher than ordinary temperature, and has a lower average glass transition temperature (Tg) value during processing. Processing may be performed. More desirably, focusing on the component having the lowest glass transition temperature among the resin raw materials or the constituent resins, and setting the glass transition temperature (Tg) of the resin component at room temperature or higher, the effect of reducing the resin adhesion is large.
[0017]
As a method of controlling the temperature of the polishing tool during processing, there are a method of cooling or controlling the temperature from the back surface of the polishing tool and a method of cooling or controlling the temperature of the polishing surface. Further, the method of cooling or controlling the temperature of the polishing surface, applying cold air, changing the material to easily evaporate the polishing liquid, or utilizing the heat of vaporization when the polishing liquid evaporates by spraying the polishing liquid, Furthermore, there is a method of exchanging heat with a member that directly contacts.
[0018]
As means for cooling or controlling the temperature of the polishing tool below the glass transition temperature (Tg) of the polishing tool, means for cooling or controlling the temperature of the table or pedestal as shown in FIG.
[0019]
The polishing apparatus 100 performs polishing via abrasive grains by sliding while pressing a semiconductor wafer W to be polished into a polishing tool, and the polishing tool 10 is mainly made of a thermoplastic resin. Have been. The polishing tool 10 is fixed to a turntable 50 via a pedestal 20 and rotates about its main axis. The semiconductor wafer W is supported by the top ring 110 and rotates around its main axis while pressing against the polishing surface of the polishing tool 10, so that the semiconductor wafer W slides on the polishing surface and polishing of the semiconductor wafer W proceeds. A polishing abrasive liquid containing a large amount of abrasive grains is supplied from the nozzle 130 onto the polishing surface of the polishing tool 10. In addition, this polishing apparatus includes a dresser 120, and the dressing surface 121 slides while pressing against the polishing surface of the polishing tool 10, so that dressing of the polishing surface proceeds (dressing). A dressing liquid such as pure water is supplied from the nozzle 123 onto the polishing surface of the polishing tool 10.
[0020]
This polishing apparatus includes a cooling device (pipe) 60 for cooling the turntable 50 and the pedestal 20. A cooling liquid adjusted to a required temperature circulates in the cooling device (pipe) 60. Therefore, the polishing device 10 can be cooled or cooled to a temperature lower than its glass transition temperature by the cooling device (pipe) 60 to advance the polishing.
[0021]
Generally, it is known that the surface temperature of a polishing tool rises during polishing, and a table of a general CMP apparatus may be equipped with a water-cooled cooling apparatus. However, the cooling temperature often depends on the temperature of tap water. In this case, the temperature of tap water sometimes satisfies the temperature range of the glass transition temperature (Tg) or lower, but if sufficient cooling is not obtained, a cooling device for a table cooling medium is added, and It is necessary to satisfy a certain "processing temperature is set to a melting point (Tm) or lower, and further to a glass transition temperature (Tg) or lower". Since the cooling or temperature control is performed from the side opposite to the polishing surface of the polishing tool, the polishing tool can be sufficiently cooled. Therefore, in the case of the fixed abrasive polishing tool, the polishing tool becomes sufficiently hard in the lower layer, so that high flatness is easily obtained as the polishing characteristic. Further, since the resin constituting the polishing tool generally has poor heat conduction and easily stores heat, it is desirable that the thickness of the pad be 5 mm or less in order to cool the polishing surface below the glass transition temperature (Tg).
[0022]
In addition, in a process using a polishing tool containing a resin that is polished through abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, the glass transition temperature (Tg) of the polishing tool is not higher than the glass transition temperature (Tg) during the processing. By supplying a polishing liquid or a dressing liquid (water (cold water) or a chemical liquid), the polishing tool can be kept below its glass transition temperature. In order to bring the polishing surface of the polishing tool to a desired temperature, it is desirable to directly cool the polishing surface. Therefore, heat exchange can be performed on the polishing surface using a member that directly contacts the polishing surface during processing. By cooling or controlling the temperature of the polishing liquid or the dressing liquid, the outermost surface of the polishing tool can be easily controlled to a glass transition temperature (Tg) or lower.
[0023]
By pressing and sliding the object to be polished, in the processing using a polishing tool containing a resin that performs polishing via abrasive grains, in the processing by cooling or temperature control the surface to be processed, the polishing tool As a means for cooling or controlling the temperature of the object to be polished below the glass transition temperature (Tg), a polishing liquid supplied from a nozzle 130 or a liquid obtained by controlling a dressing liquid supplied from a nozzle 123 to a required temperature as shown in FIG. Supply. Thereby, the polished surface of the polishing tool 10 can be controlled to the glass transition temperature or lower. It is preferable that the nozzles 123 and 130 be provided with a heat insulator 135 as shown in the drawing, and be provided with a temperature sensor 140 at the tip of the nozzle to control the temperature to a required temperature. Cooling or temperature control of the polishing liquid or dressing liquid can be easily performed via a heat exchanger as shown in FIG. 3 or FIG.
[0024]
FIG. 5 shows that a cooling (temperature control) pipe 150 is provided on a top ring (wafer holding member) 110 for holding a wafer W, and a cooling (temperature control) liquid 152 is cooled (temperature control) via a rotary joint 151. This is supplied to the pipe 150. Thereby, the polishing tool 10 can be cooled (temperature controlled) from the cooling (temperature control) pipe 150 in the top ring to the glass transition temperature or lower through the wafer W in contact with the surface of the polishing tool 10. Here, when the wafer W is partially cooled (temperature controlled), a defect such as deformation occurs due to a difference in thermal expansion. For this reason, it is preferable to arrange the cooling (temperature control) pipe 150 so that the entire top ring 110 is cooled (temperature controlled).
[0025]
FIG. 6 shows a similar arrangement in which a cooling pipe is provided in the dresser to cool the surface of the polishing tool through the dresser. The dresser 122 includes a cooling (temperature control) pipe 153, and supplies a cooling (temperature control) liquid 155 via a rotary joint 154. When the cooling (temperature control) liquid 155 flows through the cooling (temperature control) pipe 153, the entire dresser 120 is cooled (temperature controlled), and the surface of the polishing tool 10 is cooled via the working surface 121. This makes it possible to maintain the surface of the polishing tool 10 at or below its glass transition temperature. In the cooling (temperature control) of the dresser as well as the cooling (temperature control) of the top ring, the entire dresser unit including the dresser working surface is cooled so as not to cause a problem such as deformation due to a difference in thermal expansion. It is preferable to arrange a cooling (temperature control) pipe. As the cooling (temperature control) liquid, a sufficient amount of liquid such as water to keep the surface of the polishing tool below its glass transition temperature is cooled (temperature controlled) to a required temperature and supplied to a cooling pipe. A temperature sensor may be provided in the top ring or the dresser, and the temperature may be controlled so as to be a required temperature.
[0026]
In addition, by pressing while sliding the object to be polished, in the processing using a polishing tool containing a resin that performs polishing through the abrasive grains, in the processing using a polishing tool having a processing auxiliary member that contacts the polishing tool processing surface, While the member is being processed, the polishing tool is cooled or adjusted to a temperature equal to or lower than the glass transition temperature (Tg) of the polishing tool. As the processing auxiliary member, a dresser or a member attached to the dresser and in contact with the polishing tool can be used. In addition, a dresser or a member attached to the dresser can be used as a member that directly contacts the polishing tool. For example, by cooling (temperature control) the polishing tool contact member provided on the outer peripheral side of the dresser, the polishing tool is cooled (temperature controlled), and the polishing tool surface is maintained at a temperature equal to or lower than the glass transition temperature. It can be kept in a glassy state, whereby the adhesion of resin to the surface to be processed can be reduced. Further, the polishing tool contact member provided on the outer periphery of the dresser can prevent the dresser from tilting due to friction, and can also obtain a uniform dressing effect.
[0027]
FIG. 7 shows examples of various cooling (temperature control) members attached to the dresser. FIG. 7A shows a general ring-type dresser, and FIGS. 7B, 7C, and 7D each provide a contact member for cooling (controlling the temperature) of the polishing tool. FIG. 7B shows a dresser with a temperature controller for the retainer unit, which is provided with a cooling (temperature control) pipe 125 in the dresser holder 120 and a cooling (temperature control) liquid (not shown) via a rotary joint 126. Supply from the supply device. A retainer 128 a made of a high heat conductive member is arranged on the outer peripheral side of the dresser tool 121. As a result, the surface of the polishing tool is cooled (temperature-controlled) by the cooling (temperature-controlling) liquid 127 flowing through the cooling (temperature-controlling) pipe 125 via the dresser holder 120. Therefore, according to the dresser, the surface of the polishing tool can be cooled (temperature controlled) together with the dressing by the dresser tool 121. Since the dresser tool 121 is a ring type and has a small contact area, it is preferable to use a member having high flatness with a flatness of 0.1 mm or less for the retainer 128a. Similarly, the ring-shaped retainer 128a enables the ring-shaped dresser tool 121 to operate stably, and also has an effect of adjusting a polishing operation surface that has been excessively roughened by dressing. Various grooves, such as radial, concentric, spiral, and lattice, for discharging the dressing waste liquid may be formed on the contact surface of the retainer 128a with the polishing tool.
[0028]
FIG. 7 (c) shows a configuration in which a heat storage section 129 is arranged in the dresser holder 120, which is provided with a cooling (temperature control) pipe 125 so that a cooling (temperature control) liquid 127 is circulated through a rotary joint 126. It was done. By accumulating cold heat in the heat storage unit 129, the polishing surface of the polishing tool can be cooled together with the dressing via the dresser tool 121. FIG. 7D shows a dresser with an inner peripheral temperature controller, in which a contact member 128b for cooling (controlling the temperature of) the polishing tool is disposed inside the ring-shaped dresser. A ring-shaped dresser tool 121 is provided on an outer peripheral portion of the dresser holder 120, and a contact member 128b made of a high heat conductive member is disposed on an inner peripheral portion thereof. A cooling (temperature control) pipe 125 is arranged inside the dresser holder 120, and a cooling (temperature control) liquid 127 is supplied from a cooling (temperature control) liquid supply device (not shown) via a rotary joint 126. The configuration is the same as in the above embodiment. By providing the contact member 128b on the inner peripheral side and the dresser tool 121 on the outer peripheral side, the dressing waste liquid can be easily discharged, and there is no need to perform complicated groove processing on the contact surface of the contact member 128b.
[0029]
It is preferable that a temperature sensor is provided for each dresser and feedback is provided to a cooling (temperature control) liquid supply device that supplies a cooling (temperature control) liquid. As the temperature sensor, various sensors such as a radiation thermometer, a thermoelectric element, a resistance temperature detector, and a thermistor can be used. Further, the temperature sensor may be arranged inside a contact member such as a retainer, or may be arranged on a dresser holder.
[0030]
Independently of the dresser holder provided with the dresser and the top ring holding the wafer, a processing auxiliary member that contacts the polishing tool for cooling (controlling the temperature) the polishing tool may be arranged. For example, by placing a polishing tool contact member capable of controlling the operation independently of a dresser or a wafer holding member, and cooling or controlling the temperature of the polishing tool, to maintain the surface of the polishing tool below its glass transition temperature. Can be. Therefore, when the resin constituting the polishing tool is in a glassy state during polishing, it is possible to reduce the adhesion of the resin to the processed surface of the wafer. The member that operates independently of the dresser and the wafer holding member and that comes into contact with the polishing tool can adjust the surface of the polishing tool by controlling the contact pressure, and can perform stable dressing and polishing. The operation of the independent contact member may be fixed or rocking. In order to control the amount of processing, operations such as pressure, rocking, and position fixing can be performed while monitoring the polishing target being processed. I can do it. In addition, when the polishing shape of the object to be polished after processing can be predicted in advance, it is possible to select a suitable operation such as pressure, swing, and position fixing based on the predicted value.
[0031]
FIG. 8 shows a configuration example of a polishing apparatus provided with an independent contact member that operates independently of a dresser and a top ring. FIG. 8A shows a fixed type polishing apparatus, in which a top ring 110 and a dresser 120 for holding a wafer W with respect to a rotating polishing tool 10 are arranged at fixed positions, respectively, and each of them rotates on its own. An independent contact member 160 for cooling (controlling the temperature) of the polishing tool 10 independently of the top ring 110 and the dresser 120 is arranged. As shown in FIG. 8C, the independent contact member 160 includes a cooling (temperature control) pipe 164 inside the holder 161, and a cooling (temperature control) liquid 165 is not shown via a main shaft 162 and a rotary joint 163. It is sent from the cooling (temperature control) liquid supply device and cools (temperature controls) the entire contact member 160. The contact member 160 is a member having a high thermal conductivity, and transmits cold heat supplied to the cooling (temperature control) pipe 164 to the polishing tool 10 to cool or control the surface of the polishing tool 10. As a result, when the surface of the polishing tool becomes lower than the glass transition temperature, the state of the resin is changed to a glass state, whereby the resin can be prevented from adhering to the object W to be polished.
[0032]
FIG. 8B shows a swinging operation type polishing apparatus. The top ring 110 includes a swing arm 110a, the dresser 120 includes a dresser arm 120a, and the independent contact member 160 includes a swing arm 160a. And each arm part performs a swing operation as needed. When the top ring 110 performs the swinging operation, the contact area range with the polishing tool 10 can be expanded. By swinging the dresser 120, dressing can be performed on a wider area of the polishing tool 10. Then, by swinging the independent contact member 160, the temperature of the polishing tool can be preferentially adjusted in a portion where the temperature is likely to change.
[0033]
In addition, as a member that comes into direct contact with the polishing tool, a member that comes into contact with the polishing tool and that is attached to the wafer holding member can be used. For example, the polishing tool can be cooled by cooling the polishing tool contact member (for example, a retainer ring) provided on the outer peripheral side of the top ring.
[0034]
Next, materials used for the polishing tool will be described.
Generally, a polishing tool is composed of resin, pores, abrasive grains and chemicals as needed. It is desirable to use a thermoplastic resin instead of a thermosetting resin. In the case of a fixed abrasive polishing tool, abrasive grains are included, and cerium oxide (CeO ₂ ), Titanium oxide (TiO) ₂ There is a crystal structure of rutile type and anatase type, but anatase type is preferable because anatase type has high reactivity), alumina (Al ₂ O ₃ ), Silicon carbide (SiC), silicon oxide (SiO ₂ ), Zirconia (ZrO) ₂ ), Iron oxide (FeO, Fe ₃ O ₄ ), Manganese oxide (MnO) ₂ , Mn ₂ O ₃ ), Magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), barium oxide (BaO), zinc oxide (ZnO), barium carbonate (BaCO3) ₃ ), Calcium carbonate (CaCO ₃ ), Diamond (C), or composite materials thereof. The abrasive material may be a powder material or a slurry material, but in order to produce a uniform fixed abrasive, it is desirable to use a slurry-like abrasive that is stably present as fine abrasive. More preferably, it is desirable to use abrasive grains having a particle size of 10 nm to 10 μm. Further, for semiconductor processing applications, it is desirable to minimize the amount of metal contamination contained in the abrasive raw material.
[0035]
Possible resins to be used include thermosetting resins such as phenol PF, urea UF, melamine MF, unsaturated polyester UP, epoxy EP, silicone SI, and polyurethane PUR.
As the thermoplastic resin, polyvinyl chloride PVC, polyethylene PC, polypropylene PP, polystyrene PS, acrylonitrile butadiene styrene (hereinafter abbreviated as ABS), AS, polymethyl methacryl PMMA, polyvinyl alcohol PVA, which are known as general-purpose plastics, Polyvinylidene chloride PVDC, polyethylene terephthalate PET, polyamide PA known as general-purpose engineering plastic, polyacetal POM, polycarbonate PC, polyphenylene ether PPE (modified PPO), polybutylene terephthalate PBT, ultra-high molecular weight polyethylene UHMW-PE, polyvinylidene fluoride PVDF , Polysulfone PSF, polyethersulfone PE known as super engineering plastic , Polyphenylene sulfide PPS, polyarylate PAR, polyamide imide PAI, polyether imide PEI, polyether ether ketone PEEK, polyimide PI, polytetrafluoroethylene PTFE are effective, and especially ABS and polyvinylidene fluoride are effective for scratch removal. . Further, two or more of these can be mixed. It is also possible to copolymerize the monomer components of these resins.
[0036]
In addition, a material suitable as a resin when a soft tool is to be used is polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene or vinyl fluoride, vinylidene fluoride, dichlorofluoroethylene, vinyl chloride, vinylidene chloride, Perfluoro-α-olefins (for example, hexafluoropropylene, perfluorobutene-1, perfluoropentene-1, perfluorohexene-1, etc.), perfluorobutadiene, chlorotrifluoroethylene, trichloroethylene, tetrafluoroethylene, perfluoro Alkyl perfluorovinyl ethers (for example, perfluoromethyl perfluorovinyl ether, perfluoroethyl perfluorovinyl ether, perfluoropropyl Fluorovinyl ether, etc.), alkyl vinyl ether having 1 to 6 carbon atoms, aryl vinyl ether having 6 to 8 carbon atoms, alkyl having 1 to 6 carbon atoms or aryl perfluorovinyl ether having 6 to 8 carbon atoms, ethylene, propylene , Styrene or the like, or polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoro Ethylene-propylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroe Tylene-perfluoromethyl perfluorovinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroethyl perfluorovinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoropropyl perfluorovinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoro Methyl perfluorovinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroethyl perfluorovinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoropropyl perfluorovinyl ether copolymer and the like.
[0037]
In consideration of foaming characteristics, economics, availability, etc., preferably the above-mentioned polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer , Ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymers, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl perfluorovinyl ether copolymers, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers. More preferably, the partially fluorinated resin is polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, and the perfluoro resin is tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl perfluorovinyl ether copolymer.
[0038]
Further, it is desirable to select a thermoplastic resin, and it is further desirable that the glass transition temperature (Tg) value of the resin is not lower than room temperature.
[0039]
The form of the polymer material may be either a powder material or a liquid material.However, in order to make the composition ratio of the granulated powder as a molding material uniform and to improve the uniformity of the fixed abrasive, It is desirable to use a latex suspension dispersed in the latex. Furthermore, for semiconductor processing applications, that is, in order to realize wafer polishing with less metal contamination, it is desirable to minimize the amount of metal contained in the polymer material as much as possible. The above-mentioned thermoplastic resin is generally produced by polymerizing a large number of low molecular compounds (monomers). In the production stage, it is manufactured by operations such as addition polymerization, copolymerization, condensation polymerization, and addition condensation.At this time, polymerization catalysts represented by organic metal compounds and inorganic metal compounds, polymerization inhibitors, dispersants, Various agents such as agents, solvents, catalyst deactivators, stabilizers, emulsifiers, antioxidants, and water are used, and they become polymer compounds through complicated processes. In order to reduce the contamination of the metal element of the polymer material used in the present polishing tool, it is desirable to reduce the metal compounds contained in the chemicals and water used in the various polymerization steps described above. It is preferable to use pure water, ultrapure water or a high-purity solvent.
[0040]
Further, an appropriate additive (drug) may be added in addition to the polymer material. Drugs include processing accelerators (including amines) containing micro (nano) capsule drugs, processing performance stabilizers (buffers), specularity improvers (water-soluble polymers), abrasive coagulation inhibitors (organic polymers) Such as a polishing aid, an abrasive particle self-adjusting agent (a binder dissolving agent), a fixed abrasive molding aid, and a fixed abrasive processing aid (photosensitizer). It is desirable to reduce the amount of metal mixed in these fixed abrasive additives as much as possible.
[0041]
Next, an outline of a method for manufacturing fixed abrasive grains will be described.
First, fine abrasive grains and polymer materials and additives, such as abrasive dispersants such as surfactants, processing stabilizers such as buffers, processing accelerators represented by PH adjusters such as KOH, and polymer agents A fixed abrasive raw material powder is prepared by mixing a fixed abrasive additive containing a specularity improver or the like. These raw materials are mixed, and if necessary, pure water or a solvent is added to produce a mixed solution. At this time, a dispersion process using a stirrer, an ultrasonic disperser or the like is performed to sufficiently disperse each raw material.
[0042]
Next, using a drying method represented by a spray dryer, dry granulation is performed, and a powder (granulated powder) of 0.1 μm to several hundred μm in which various raw materials are uniformly mixed, preferably having an average particle diameter of A powder (granulated powder) of several to several tens μm is manufactured. Alternatively, in addition to the above-described drying method, a method of producing a mixed particle by utilizing a pulverized powder after freeze-drying and an agglomeration and / or precipitation action may be employed. The above-mentioned powder (granulated powder) may be produced by mixing, if necessary, a drying step or a mixing step after drying, or these steps may be repeated as appropriate. Depending on the material to be mixed, the powder is directly mixed with a dry powder of another material. A step may be taken.
[0043]
Next, if necessary, an appropriate additive (the above-described chemical) is added to the mixed powder (granulated powder) obtained in the above step, and the mixture is molded by a compression molding technique represented by hot pressing, and fixed abrasive polishing is performed. Get a tool. At this time, the size of the compression molding machine is determined by the size to be molded. For this reason, the size of the compression molding machine can be reduced by manufacturing fixed abrasive grains having a divided structure, that is, a segment structure, as compared with fixed abrasive grains having a non-divided structure. Further, the auxiliary equipment and the equipment in the post-process also require a smaller apparatus to manufacture fixed abrasive grains having a divided structure, that is, a segment structure, so that the initial investment is small and the production cost can be reduced.
[0044]
In order to protect the fixed abrasive grains and facilitate the mounting on the polishing apparatus, the fixed abrasive grains obtained in the above process are fixed to a mechanically strong member (base) such as metal or engineering plastic by bonding or welding. . At this time, fixed abrasive grains composed of many or complex shaped segments are difficult to position at the time of fixing, and if the positioning is incorrect, an adhesive for fixing the fixed abrasive grains and the base is used. There is a risk of protruding between segments. When the adhesive is on the fixed abrasive polishing surface, it is not preferable to hinder polishing or generate scratches on the wafer, so that accurate positioning is required.
[0045]
Further, when there is a gap between the segments, there is a problem that the contact area between the polishing tool and the wafer changes during polishing. Since it is difficult to instantaneously change the processing pressure of the wafer, a change in the contact area changes the processing surface pressure and cannot maintain a stable processing amount. In particular, since a large force acts when the wafer is applied to the gap between the segments due to the relative motion between the wafer and the tool, the processing amount near the edge of the wafer becomes extremely large, or scratch is likely to occur. Therefore, by making the segment shape circular or fan-shaped and managing the gap, positioning during bonding becomes relatively easy, and stable polishing can be realized. In addition, in the case of the segment shape, there is no need to handle large fixed abrasive grains that are easily broken during manufacturing, and there is relatively little risk of air bubbles entering the adhesive layer when bonding to the base. Have. The inclusion of air bubbles creates an unbonded part in the lower layer of the polishing surface, and the fixed abrasive grains cannot be fixed sufficiently, loses friction with the wafer and peels off at the bonded part between the tool and the base, causing damage to the fixed abrasive grains Happens.
[0046]
For the disk or cylindrical base to be mounted, by using aluminum alloy, engineering plastic, etc. up to the fixed abrasive size of about 600 mm, it is possible to obtain a fixed abrasive assembly with sufficient strength and easy handling weight. . Generally, a rotary thick fixed abrasive for polishing an 8-inch wafer can be manufactured by the above method.
[0047]
Further, the fixed abrasive for polishing a wafer of 12 inches or more needs to have a size of φ700 mm or more, and when assembled with the integrated base, is heavy and has poor handling properties. Therefore, it is possible to handle each segment by adopting a divided structure for each base, and in addition to handleability, there is a feature that a clean room space required at the time of replacement is small. For example, the basic shape excluding the mounting part is fixed to a circular or fan-shaped base with segment-type fixed abrasive grains of almost the same shape, and handling is improved by assembling it into a disk or cylindrical shape on the device. It is possible. In addition, special equipment such as cranes and lifters are not required, and the handleability in a clean room is excellent.
[0048]
In addition, in the production of these fixed abrasive grains, operations such as raw material adjustment process including mixing and dispersion of materials, granulation process, molding process, mounting and bonding process to equipment mounting jig, etc. were passed through filters such as clean room and clean booth. An extremely clean fixed abrasive can be manufactured by manufacturing in an environment where clean air is supplied.
[0049]
Next, an embodiment according to a manufacturing method of the polishing tool of the present invention focusing on the temperature in the manufacturing process will be described.
By pressing and sliding the object to be polished, in the method of manufacturing a polishing tool mainly composed of a resin that polishes through abrasive grains, a resin and a chemical, a mixed liquid to which a slurry is added if necessary. In the process of obtaining a polishing tool by performing heat treatment and then pressurizing and heat forming, the drying temperature of the mixed solution is lower than the forming temperature. As a method for obtaining fixed abrasive grains, a liquid obtained by mixing and dispersing a slurry, a resin, a polishing aid, and a forming aid is semi-dried or completely dried, and the obtained solid (granulated powder) is subjected to hot pressing. As described above, there is a method of forming in the pressure heating forming step.
[0050]
At this time, the heat treatment temperature is a parameter that has a great effect on the polishing tool under conditions for drying the mixed solution of the slurry and the resin, the polishing aid, the forming aid, and the processing aid. Here, if the heat treatment temperature of the mixed solution is higher than the subsequent molding temperature, the interfacial bond between the solids is weak, interface marks are clearly left in the molded body after molding, and the molded body is broken at the interface. Cheap. For this reason, large particles are likely to be generated during polishing, which may cause scratching. Therefore, by setting the heat treatment temperature of the mixed solution lower than the heat treatment temperature at the time of molding, a larger heat treatment can be applied to the surface of the molding material at the time of molding, and the interface can be eliminated. Therefore, the generation of large particles during polishing can be suppressed, the generation of large fragments inconvenient for polishing can be suppressed, and the generation of scratches can be reduced.
[0051]
In the method for producing a polishing tool, a resin and a chemical, if necessary, a mixed solution to which a slurry is added, and further, in the process of obtaining a polishing tool by pressurizing and heating, the molding temperature is the glass transition temperature of the resin. Or higher than the melting temperature of the resin.
[0052]
The resin is melted by heat treatment during molding at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) or equal to or higher than the resin melting temperature (Tm). Separation can be prevented. In this case, since a forming material interface does not remain in the formed body and a uniform bonding force is obtained, it is possible to prevent the forming material particles or fragments thereof from being separated or separated during polishing, and to generate large fragments that are inconvenient for polishing. And the occurrence of scratches during polishing can be reduced.
[0053]
Further, it is preferable to add a resin solvent at the time of heat treatment of the mixed solution in the process of heat-treating the mixed solution to which the resin, the chemical agent and the slurry are added if necessary, and further press-heating and forming to obtain a polishing tool.
[0054]
By adding the resin solvent at the time of producing the molding raw material, the solvent acts on the resin, and the resin can obtain a uniform bonding force inside the molding raw material powder. For example, when a molding raw material is manufactured using a drying method represented by a spray dryer, heat is applied differently between the outside and the inside of the molding raw material particles, and the degree of bonding of the resin is different. By adding the resin solvent, the resin is dissolved, the resin can be uniformly dispersed, and a uniform bonding force can be obtained. Further, heat treatment can be performed at a low temperature by the action of the resin solvent.
[0055]
In addition, it is not necessary to take a step of heat-treating the mixed solution and further performing a heating and pressurizing process. In such a case, there is a casting method capable of simultaneously performing drying and forming.
[0056]
In addition, in the process of heat-treating the mixed solution to which the resin and the chemical, and, if necessary, the slurry is added, and further press-heating and shaping to obtain a polishing tool, an organic solvent or a foaming agent is added to the raw material for press-heating and shaping. Is preferred.
[0057]
By adding an organic solvent or a foaming agent to the raw material for pressurized heat molding, the molded body that is easily separated in units of molding raw material particles is eliminated by applying a resin solvent at the time of pressurized heat molding, eliminating the dry powder interface and uniformity. It is possible to obtain a strong bonding force. In addition, the resin solvent to be added may be added not only as a liquid but also as a microcapsule, and the same effect can be expected by releasing the solvent inside the microcapsule by heat, pressure, powder friction and the like during molding. . Further, when a part of the solvent remains in the molded body as a result of the addition of the solvent, there is a sterilizing effect.
[0058]
The form of the polymer material may be either a powder material or a liquid material.However, in order to make the composition ratio of the granulated powder as a molding material uniform and to improve the homogeneity of the fixed abrasive grains, the polymer material is uniformly dispersed in a liquid. The use of a latex suspension is preferred. Furthermore, for semiconductor processing applications, that is, in order to realize wafer polishing with less metal contamination, it is desirable to minimize the amount of metal contained in the polymer material as much as possible.
[0059]
The above-mentioned thermoplastic resin is generally produced by polymerizing a large number of low molecular compounds (monomers). In the production stage, it is manufactured by operations such as addition polymerization, copolymerization, condensation polymerization, and addition condensation.At this time, polymerization catalysts represented by organic metal compounds and inorganic metal compounds, polymerization inhibitors, dispersants, Various agents such as agents, solvents, catalyst deactivators, stabilizers, emulsifiers, antioxidants, and water are used, and they become polymer compounds through complicated processes. In order to reduce the contamination of the metal element of the polymer material used in the present polishing tool, it is desirable to reduce the chemical compounds used in the above-mentioned various polymerization steps and the metal compounds of water. It is desirable to use water, ultrapure water or a high-purity solvent.
[0060]
Further, an appropriate additive (drug) may be added in addition to the polymer material. The chemicals include processing accelerators including micro (nano) capsule drugs (KOH, amine, pH adjuster, etc.), abrasive dispersants such as surfactants, processing performance stabilizers (buffers), mirror finish improvers ( Polishing aids such as water-soluble polymer), abrasive coagulant (organic polymer), and abrasive grain self-adjusting agent (resin solvent), fixed abrasive molding aid, fixed abrasive processing aid (photon Sensitizer). It is desirable to reduce the amount of metal mixed in these fixed abrasive additives as much as possible.
[0061]
The resin solvent varies depending on the resin used, but in the case of a general resin, it is easily attacked by sulfuric acid or hydrochloric acid 35% aq, an acid, an alkaline solution or an organic solvent. For example, in the case of an acrylic resin, most organic solvents can be used, and alcohols and ketones are particularly easy to use.
[0062]
Next, an outline of a method for manufacturing fixed abrasive grains will be described with reference to FIGS. First, a fixed abrasive raw material powder in which fine abrasive grains are mixed with a polymer material and an additive is manufactured. These raw materials are mixed, and if necessary, pure water or a solvent is added to produce a mixed solution. At this time, a dispersion treatment is performed with a stirrer, an ultrasonic disperser or the like, and the respective raw materials are sufficiently dispersed. That is, a mixture of abrasive powder (or slurry containing abrasive grains), resin (liquid resin, resin component monomer), and various chemicals is subjected to ultrasonic treatment, agitation treatment and, if necessary, various polymerization treatments. To form a well-dispersed mixture.
[0063]
FIG. 10 shows an example of an ultrasonic dispersion processing device used for dispersion processing of a mixed solution. The mixed solution contained in the tank 201 is stirred by the stirrer 202 and sent to the ultrasonic dispersion processing device 205 by the pump 203. The ultrasonic dispersion processing device 205 stores the mixed solution in a hard glass flask 206, and receives ultrasonic vibration by an ultrasonic generator 208 in a container 207. Pure water is contained in the container 207, and the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic generator 208 is transmitted to the flask 206. The ultrasonic generator 208 is driven by the power supply 209. The mixed liquid that has been subjected to the ultrasonic vibration processing is sent to the tank 211 by the pump 210, and is stored as the mixed liquid even after the completion of the dispersion processing. In this embodiment, the tank 211 is also provided with the stirrer 212, but the stirrer may be stirred only before the ultrasonic dispersion treatment. Also, only one pump may be used. In addition, it is preferable that the treated liquid mixture is not directly stored in the tank 211 and directly led to the line for the next process. In this case, the next process can be performed while the dispersion effect is sufficiently maintained. As a pump to be used, it is preferable to use a tube pump using a Teflon (registered trademark) tube capable of preventing contamination. Similarly, the three-way valve 213 and the like are preferably made of Teflon (registered trademark).
[0064]
Next, dry granulation is performed by using a drying method represented by a spray dryer, and 0.1 μm to several hundred μm powder (granulated powder) in which various raw materials are uniformly mixed, preferably an average particle size of several μm Produce powder (granulated powder) of the order. Alternatively, in addition to the above-described drying method, a method of producing mixed particles using freeze-dried pulverized powder or coagulation and / or precipitation may be employed. The above-mentioned powder (granulated powder) production may be carried out, if necessary, by a mixing and drying step or a drying and mixing step, or by repeating these steps as appropriate. May be taken.
[0065]
FIG. 11 shows an example of a dry granulation process of a mixed solution using a spray dryer. The mixed solution is stored in a slurry tank provided with a stirrer, sent to an atomizer by a fixed-rate supply pump, and sprayed into a container. Air blown by a hot air blower is heated in the container by an electric heater (or a steam heater), and hot air filtered by a hot air filter is supplied into the container. The mixed liquid sprayed and atomized by the atomizer is dried by hot air, becomes fine particles (dry granulation treatment is performed), and is conveyed to the lower part of the container. Then, the large particles of the granulated powder conveyed to the lower part of the container are collected as they are in a collecting container installed at the lower part of the container. The remaining particles are further transported by blowing air, classified by a centrifugal separator such as a cyclone, and collected and taken out also in the lower part of the cyclone.
The raw material powder collected here may be further classified by a classifier as needed.
[0066]
Next, if necessary, an appropriate resin solvent or chemical is added to the mixed powder (granulated powder) obtained in the above step, and the mixture is molded by a compression molding technique represented by hot pressing to obtain fixed abrasive grains. The compression molding is performed by a heating and pressing treatment, a pressing treatment, or a casting molding.
[0067]
An example of the process of the heat and pressure molding will be described with reference to FIG. After combining the lower punch 221 and the die 222, the raw material powder (dry granulated powder of the mixed liquid) 223 is charged and filled so as not to be uneven. At this time, a solvent may be added and the mixture may be sufficiently kneaded and then filled. Further, the microcapsules 224 containing a solvent may be mixed with the granulated powder. Then, as shown in FIG. 12B, the upper punch 225 is placed without applying a load, and is heated to a predetermined heating temperature equal to or higher than the softening temperature of the resin. Then, as shown in FIG. 12 (c), a load is applied to the upper punch 225 to press the raw material powder 223 to a predetermined volume. At this time, the upper punch 225 may be pressurized by position control, or a stopper 226 may be arranged as shown to pressurize to a predetermined volume. Thereby, a compact 223a formed by compression molding is manufactured.
[0068]
At the time of this compression molding, the die 222 is previously movable in the vertical direction, a spacer is set in advance under the die, and the spacer is removed during the molding, thereby reducing the residual stress in the compression-molded polishing tool. Can be. After a lapse of a predetermined time, cooling and de-framing can be performed to obtain a polishing tool.
[0069]
When a microcapsule containing a solvent is used, when the raw material powder is pressurized and heated, the outer wall of the microcapsule is broken and the contained solvent flows out, and can act on the interface as a unit of the raw material powder. The supply of the solvent from the microcapsules may be managed by a process controlled by time, temperature and pressure.
[0070]
In the manufacturing process of the polishing tool of the present invention, the drying temperature of the mixed solution is lower than the temperature at the time of pressurizing and heat forming. Thereby, the generation of large particles that cause scratches during polishing can be suppressed. Further, the temperature at the time of pressurizing and heating is set higher than the glass transition temperature of the resin or the melting temperature of the resin. Thereby, it is possible to prevent the compact from being separated in units of the raw material particles for molding, and it is possible to constitute a polishing tool having a uniform bonding force. Further, a resin solvent may be added at the time of heat treatment of the mixed solution, or an organic solvent or a foaming agent may be added to the raw material before the pressure and heat molding.
[0071]
The polishing tool is completed by fixing the obtained molded body to a support (pedestal) such as a metal plate or a plastic plate by adhesion, welding, adhesion or the like.
[0072]
After the resin molded body is obtained, it can be turned into a polishing tool through external and planar processing. In general, a resin molded body does not have sufficient strength, and has a problem of being broken or broken by transportation, fixing to a machine, or the like. Fixing to the pedestal, such as adhesion, may be performed during the processing of the resin molded product, but is preferably performed after the molding if there is a difference in thermal expansion coefficient from the pedestal or deterioration of the material. This is because deformation and warpage occur due to a difference in thermal expansion coefficient when cooled to a temperature used when the fixing is performed at a high temperature. In the case of a fixed abrasive polishing tool containing abrasive grains, a thicker molded body is preferable in terms of life. However, in the case of fixed abrasive grains of which wear is small during use, a thin plate type may be used. In either case, when using a fixed abrasive polishing tool while supplying water or liquid, the fixed abrasive is fixed to the pedestal and fixed abrasive because the swelling of the fixed abrasive is affected. It is preferable to fix in a form close to the time of use. In other words, if the liquid penetrates into the fixed abrasive grains during use, the fixed abrasive grains swell, so the fixed abrasive grains are swollen in advance, and fixed to the pedestal in this state, until that time, until the time of use It is preferable to maintain the state.
[0073]
FIG. 13 shows the finished polishing tool. FIG. 13A shows a polishing tool in a state where a resin molded body 25 serving as a fixed abrasive or a polishing pad is fixed to a base 26. FIG. 13B shows a polishing tool of a type divided into segments. That is, the fixed abrasive grains 25, which are resin moldings, are divided into fan-shaped segments 25a, 25b,. . . 25f. These segmented polishing tools are fixed to the pedestal 26 by bonding or the like, and are adjusted so as to obtain a uniform surface.
[0074]
FIG. 14 shows an example of a configuration of a fixed abrasive polishing tool, in which an abrasive 301 and a chemical 302 are fixed by a binder resin 303. The fixed abrasive grains are not shown because they contain pores but have irregular shapes. The medicine 302 is made of a water-absorbing resin having a property of absorbing water and swelling. Therefore, as shown in FIG. 14B, when the wafer W is polished, since the water as the cooling medium is usually present at the interface, the chemical 302 absorbs the water and swells (302a). Then, as shown in FIG. 14 (c), when the abrasive grains 301 come into contact with the resin 302a swollen by water absorption, the swollen resin (chemical) receives the softened resin 302a, thereby performing soft polishing. be able to. FIG. 14D shows the medicine (water-absorbent resin) before and after swelling by absorbing water. This resin may be provided with a waterproof coat 302c as shown in FIG. Although wax can be used as the waterproof coat, Teflon (registered trademark), acrylic, or other polymer materials are preferable in consideration of the cleaning property after the contamination processing.
[0075]
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example of a preferred embodiment of the present invention, and it is needless to say that various embodiments can be adopted without departing from the spirit of the present invention.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a polishing apparatus, a polishing method, and a method of manufacturing a polishing tool capable of processing a high-quality wafer are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a main part of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a modification of the polishing apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a cooling or temperature adjusting device.
FIG. 4 is a diagram showing a modification of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a wafer holding member (top ring) in the polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a dresser in the polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a diagram illustrating a general ring-type dresser, and FIGS. 7B, 7C, and 7D are diagrams illustrating a configuration example of a dresser having a cooling (temperature control) function.
8 (a) and 8 (b) are plan views showing arrangement of contact members for cooling (temperature control) of a polishing tool independent of a wafer holding member and a dresser, and FIG. 8 (c) is a longitudinal section of the contact member. FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a polishing tool according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an ultrasonic dispersion treatment step used for dispersion treatment of a mixed solution.
FIG. 11 is a view showing a step of forming granulated powder by a spray dryer.
FIG. 12 is a view showing a step of heating and pressing a raw material (granulated powder) of a compact.
FIG. 13 is a diagram showing a completed state of the fixed abrasive polishing tool.
FIG. 14 is a diagram illustrating the operation of a fixed abrasive polishing tool containing a chemical (water-absorbent resin).
[Explanation of symbols]
10 Polishing tool (resin pad or fixed abrasive)
20 pedestals (base)
50 turntable
60 Cooling (for temperature control) piping (cooling (temperature control) device)
100 polishing machine
110 Wafer holding member (top ring)
120 dresser
123 Dress liquid supply nozzle
130 Polishing liquid supply nozzle

Claims (22)

研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂が含まれる研磨工具を用いた加工において、その加工雰囲気を該研磨工具のガラス転移温度以下にして前記研磨対象物を研磨することを特徴とする研磨方法。By pressing and sliding the object to be polished, in the processing using a polishing tool containing a resin to be polished through abrasive grains, the processing atmosphere is set to the glass transition temperature of the polishing tool or less, the polishing object A polishing method characterized by polishing an object. 前記研磨工具を搭載したテーブルまたは台座を冷却し、該研磨工具のガラス転移温度以下に該研磨工具を冷却または温調することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。The polishing method according to claim 1, wherein a table or a pedestal on which the polishing tool is mounted is cooled, and the polishing tool is cooled or adjusted to a temperature equal to or lower than a glass transition temperature of the polishing tool. 前記加工中に該研磨工具のガラス転移温度以下の研磨液またはドレス液を供給することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。The polishing method according to claim 1, wherein a polishing liquid or a dressing liquid having a temperature equal to or lower than a glass transition temperature of the polishing tool is supplied during the processing. 前記研磨液は、冷水を含む水またはケミカル液であることを特徴とする請求項３に記載の研磨方法。The polishing method according to claim 3, wherein the polishing liquid is water containing cold water or a chemical liquid. 前記研磨対象物の被加工面を冷却または温調することで、加工中に該研磨工具を、そのガラス転移温度以下に冷却または温調することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。2. The polishing method according to claim 1, wherein the polishing tool is cooled or temperature-controlled to a glass transition temperature or lower during processing by cooling or temperature-controlling a surface to be processed of the polishing object. 前記研磨工具の加工表面に接触する加工補助部材を有し、その部材が加工中に該研磨工具を、そのガラス転移温度以下に冷却または温調することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。The polishing method according to claim 1, further comprising a processing auxiliary member that contacts a processing surface of the polishing tool, and cools or controls the polishing tool to a temperature equal to or lower than its glass transition temperature during the processing. Method. 前記加工補助部材が、ドレッサまたはドレッサに付属した部材であり、前記研磨工具に接触する部材であることを特徴とする請求項６に記載の研磨方法。The polishing method according to claim 6, wherein the processing auxiliary member is a dresser or a member attached to the dresser, and is a member that contacts the polishing tool. 前記加工補助部材が、ドレッサおよびウェーハ保持部材と独立した動作を行い、且つ前記研磨工具に接触する部材であることを特徴とする請求項６に記載の研磨方法。The polishing method according to claim 6, wherein the processing assisting member is a member that operates independently of a dresser and a wafer holding member and is in contact with the polishing tool. 前記加工補助部材が、ウェーハ保持部材に付属し、且つ前記研磨工具に接触する部材であることを特徴とする請求項６に記載の研磨方法。The polishing method according to claim 6, wherein the processing auxiliary member is a member attached to the wafer holding member and coming into contact with the polishing tool. 研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂が含まれる研磨工具を用いた研磨装置において、前記研磨工具をそのガラス転移温度以下にする冷却または温調手段を備えたことを特徴とする半導体ウェーハの研磨装置。In a polishing apparatus using a polishing tool containing a resin that performs polishing through abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, cooling or temperature adjusting means for lowering the polishing tool to a glass transition temperature or lower. An apparatus for polishing a semiconductor wafer, comprising: 前記冷却または温調手段は、前記研磨工具を搭載したテーブルまたは台座を冷却し、該研磨工具のガラス転移温度以下に該研磨工具を冷却または温調することを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。The cooling or temperature controlling means cools a table or a pedestal on which the polishing tool is mounted, and cools or controls the temperature of the polishing tool to a temperature equal to or lower than a glass transition temperature of the polishing tool. Polishing equipment. 前記加工中に該研磨工具のガラス転移温度以下の研磨液を供給することを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。The polishing apparatus according to claim 10, wherein a polishing liquid having a temperature equal to or lower than a glass transition temperature of the polishing tool is supplied during the processing. 前記研磨液は、冷水を含む水またはケミカル液であることを特徴とする請求項１２に記載の研磨装置。The polishing apparatus according to claim 12, wherein the polishing liquid is water containing cold water or a chemical liquid. 前記研磨対象物の被加工面を冷却または温調することで、加工中に該研磨工具を、そのガラス転移温度以下に冷却または温調することを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。The polishing apparatus according to claim 10, wherein the polishing tool is cooled or temperature-controlled to a glass transition temperature or less during processing by cooling or temperature-controlling a surface to be processed of the polishing object. 前記研磨工具の加工表面に接触する加工補助部材を有し、その部材が加工中に該研磨工具を、そのガラス転移温度以下に冷却または温調することを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。The polishing tool according to claim 10, further comprising a processing auxiliary member that contacts a processing surface of the polishing tool, and the member cools or controls the temperature of the polishing tool below its glass transition temperature during the processing. apparatus. 前記加工補助部材が、ドレッサまたはドレッサに付属した部材であり、前記研磨工具に接触する部材であることを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。The polishing apparatus according to claim 15, wherein the processing auxiliary member is a dresser or a member attached to the dresser, and is a member that contacts the polishing tool. 前記加工補助部材が、ドレッサおよびウェーハ保持部材と独立した動作を行い、且つ前記研磨工具に接触する部材であることを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。The polishing apparatus according to claim 15, wherein the processing assisting member is a member that operates independently of a dresser and a wafer holding member and is in contact with the polishing tool. 前記加工補助部材が、ウェーハ保持部材に付属し、且つ前記研磨工具に接触する部材であることを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。The polishing apparatus according to claim 15, wherein the processing auxiliary member is a member attached to the wafer holding member and coming into contact with the polishing tool. 研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂により主として構成されている研磨工具の製造方法であって、樹脂および薬剤、必要に応じて砥粒を含むスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、前記混合液の乾燥温度が前記加圧加熱成形する時の温度よりも低いことを特徴とする研磨工具の製造方法。A method of manufacturing a polishing tool mainly composed of a resin that is polished through abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, the slurry including a resin and a chemical, and optionally abrasive grains. In the process of heat treating the mixed liquid to which it has been added, and further pressing and heat forming to obtain a polishing tool, the drying temperature of the mixed liquid is lower than the temperature at the time of pressurizing and heat forming the polishing tool. Production method. 研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂により主として構成されている研磨工具の製造方法であって、樹脂および薬剤、必要に応じて砥粒を含むスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、前記加圧加熱成形する時の温度が前記樹脂のガラス転移温度、または樹脂の溶解温度よりも高いことを特徴とする研磨工具の製造方法。A method of manufacturing a polishing tool mainly composed of a resin that is polished through abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, the slurry including a resin and a chemical, and optionally abrasive grains. In the process of obtaining a polishing tool by heat-treating the mixed solution to which is added the pressure-heat molding, the temperature at the time of the pressure-heating molding is higher than the glass transition temperature of the resin, or the melting temperature of the resin. A method of manufacturing a polishing tool characterized by the following. 研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂により主として構成されている研磨工具の製造方法であって、樹脂および薬剤、必要に応じて砥粒を含むスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、前記混合液の熱処理時に、樹脂溶剤を添加することを特徴とする研磨工具の製造方法。A method of manufacturing a polishing tool mainly composed of a resin that is polished through abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, the slurry including a resin and a chemical, and optionally abrasive grains. A method for producing a polishing tool, characterized by adding a resin solvent during the heat treatment of the mixed solution in a process of obtaining a polishing tool by heat-treating the mixed solution to which the mixed solution is added, and further press-heating and forming the mixed solution. 研磨対象物を押圧しつつ摺動することで、砥粒を介して研磨を行う樹脂により主として構成されている研磨工具の製造方法であって、樹脂および薬剤、必要に応じて砥粒を含むスラリーを加えた混合液を熱処理し、さらに加圧加熱成形して研磨工具を得る過程で、その加圧加熱成形用原料に、有機溶剤または発泡剤を添加することを特徴とする研磨工具の製造方法。A method of manufacturing a polishing tool mainly composed of a resin that is polished through abrasive grains by sliding while pressing an object to be polished, the slurry including a resin and a chemical, and optionally abrasive grains. A method for producing a polishing tool, characterized in that an organic solvent or a foaming agent is added to the raw material for pressurization and heat molding in the process of heat-treating the mixed solution to which the mixture is added, and further press-heating and forming the polishing tool. .

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