(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜脆性材料を、表面の平担性、表面の凹凸、厚さの精度等において、高い性能で研磨でき、研磨後の表面欠陥が少ない研磨方法の提供。【解決手段】厚さ500μｍ以下、且つヤング率1.0×108以上の薄膜脆性材料１０を一方の面を固定して他方の面を研磨する方法において、薄膜脆性材料１０の固定された面と接する固定用表面に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸２５があることを特徴とする薄膜脆性材料の表面研磨方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ500μｍ以下、且つヤング率1.0×108以上の薄膜脆性材料を一方の面を固定して他方の面を研磨する方法において、薄膜脆性材料の固定された面と接する固定用表面に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸があることを特徴とする薄膜脆性材料の表面研磨方法。
【請求項２】
前記固定される面と研磨される面とを相互に変更して、少なくとも一方の面を2回以上研磨して両面を研磨する請求項1に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
【請求項３】
前記薄膜脆性材料が、陽極酸化皮膜を主体とする構造体である請求項１または２に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
【請求項４】
前記薄膜脆性材料が、1×106〜1×1010／mm2の密度で、孔径10〜500nmのマイクロポア貫通孔を有する陽極酸化皮膜を主体とする構造体、あるいは該マイクロポア貫通孔内部に、充填率30％以上で金属が充填されている構造体であることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の表面研磨方法で得られた表面平担化された薄膜脆性材料。
【請求項６】
厚さ500μｍ以下、且つヤング率1.0×108以上の薄膜脆性材料を、一方の面を固定して他方の面を研磨する方法に用いる、薄膜脆性材料を固定する面と接する固定用表面に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸を有する薄膜脆性材料を固定するための固定台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜脆性材料の表面研磨方法に関する。より具体的には、平滑で厚さ精度が高く、且つ割れが発生しない両面研磨方法、この方法に用いる固定用台及び得られる薄膜脆性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程を始としてセラミックまたは金属材料の表面の平坦化が特に重要になってきた。
特許文献１の請求項１には、砥石を当該砥石より弾性率が低い砥石保持層上に保持し、ウエハと砥石を対抗して所定の圧力で互いに接触させて研磨する方法が記載されている。又、請求項９には、砥石上に水を供給しながら研磨する方法が記載されている。
特許文献２の請求項３には、研磨パッドのベース層において、圧縮率が５％以下であり、樹脂フイルムからなる層が少なくとも１層含まれる研磨パッドを用いて研磨する工程が記載されている。又、請求項５では、研磨材を含まない液体のみを供給しながら研磨する方法が記載されている。
【０００３】
また、研磨される材料が薄膜の場合は、一方の面を固定用部材等に固定して他方の面を研磨する方法がとられるが、研磨される材料の固定された面とそれに接する固定用表面との間に異物が混入すると表面が平坦に研磨することができないという問題があった。具体的に説明すると、図６に模式的な断面図で示すように、従来の薄膜脆性材料固定台４０の固定用表面４５に、薄膜脆性材料１０の一方の面１５を固定して、他方の面１３を研磨しようとする場合、薄膜脆性材料１０と固定台４０との間に異物５が存在することがある。このような異物５が存在した状態で薄膜脆性材料１０が研磨されると、研磨される面１３が、異物の幅だけ過剰に研磨されてしまい、研磨後の表面に凹凸欠陥ができてしまい結局平坦な表面研磨ができないという問題がある。また、従来技術では研磨パッドや砥石の構造を種々検討しさらに研磨材を含まない液体で研磨する方法が提案されているが、表面を平坦に研磨するには長時間の処理が必要であったり、薄膜脆性材料に使用すると反りが大きくなってしまったりする問題がある。
【０００４】
異方導電性部材は、半導体素子等の電子部品と回路基板との間に挿入し、加圧するだけで電子部品と回路基板間の電気的接続が得られるため、半導体素子等の電子部品等の接続部材及び機能検査を行う際の検査用コネクタ等、広く使用されているほか、光伝送素材の用途としても応用が期待でき、注目度が高い部材である。
【０００５】
しかし、異方導電性部材は、薄膜脆性材料であり研磨が困難である。さらに板状の異方導電性部材の底面と表面との両表面間の平坦性を得るのが非常に難しいという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３３５２７６号公報
【特許文献２】特開２００６−３１２２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記微細構造体を含む薄膜脆性材料においては、表面の平滑性、表面の凹凸、厚さの精度等において、高い性能を要求される。特に研磨される薄膜を固定する固定用部材の表面に異物が存在すると研磨後の研磨面に凹凸の欠陥ができ、収率が低下してしまうという大きな問題がある。
本発明は、前記微細構造体を含む薄膜脆性材料の両面を表面研磨して仕上げる方法における材料の研磨後の表面欠陥、反り、及び反りによる破損の問題点に対し、平坦で厚さ精度が高い両面研磨方法、この方法に用いる固定用台、及びこの方法によって得られる表面平坦化された薄膜脆性材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、特定の表面を有する固定用台を用いることで、反り、割れによる破損等も無く、効率よく安定的な研磨が出来る方法を知見し本発明に至った。
すなわち本発明は、以下を提供する。
（１）厚さ500μｍ以下、且つヤング率1.0×108以上の薄膜脆性材料を一方の面を固定して他方の面を研磨する方法において、薄膜脆性材料の固定された面と接する固定用表面に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸があることを特徴とする薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（２）前記固定される面と研磨される面とを相互に変更して、少なくとも一方の面を２回以上研磨して両面を研磨する（１）に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（３）前記薄膜脆性材料が、陽極酸化皮膜を主体とする構造体である（１）または（２）に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（４）前記薄膜脆性材料が、１×１０6〜１×１０10／ｍｍ2の密度で、孔径１０〜５００ｎｍのマイクロポア貫通孔を有する陽極酸化皮膜を主体とする構造体、あるいは該マイクロポア貫通孔内部に、充填率３０％以上で金属が充填されている構造体であることを特徴とする、（３）に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の表面研磨方法で得られる表面平担化された薄膜脆性材料。
（６）厚さ500μｍ以下、且つヤング率1.0×108以上の薄膜脆性材料を、一方の面を固定して他方の面を研磨する方法に用いる固定台で、薄膜脆性材料を固定する面と接する固定用表面に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸を有する薄膜脆性材料を固定するための固定台。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の研磨方法を用いれば、薄膜脆性材料を、表面の平担性、表面の凹凸、厚さの精度等において、高い性能で研磨できる。また、研磨後の表面欠陥が少ない。その結果、材料の割れによる破損が少なく、得られる表面平坦化された材料の収率が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜薄膜脆性材料＞
本発明の研磨方法に用いられる薄膜脆性材料は、厚さが５００μｍ以下の脆性を有する材料である。本発明方法を好適に使用するには、薄膜脆性材料の厚さが、５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、特には２００μｍ以下が好ましい。本発明方法を用いるともろくて薄い材料を、表面凹凸、反り、割れ等の欠陥を生じることを少なくして両面を平滑に研磨することが出来る。本発明の薄膜脆性材料は、ヤング率が1.0×108以上の材料であり、具体的にはガラス、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、フェライト、炭化ケイ素などの無機材料、アルミニウム、銅、鉄、SUS、チタン等の金属材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等の樹脂材料、合成ゴム、天然ゴム、エラストマ、これらの複合材料等が挙げられる。好ましくはヤング率が100×108以上の材料であり、ヤング率の上限は特には限定されないが、好ましくは1.0×104×108（Ｐａでのヤング率）である。形状は、板材、ブロック材、異形材等が挙げられる。薄膜脆性材料は多孔質材料であっても良く、特に厚さ方向に多数の貫通孔を有していても良い。
【００１１】
＜微細構造体＞
以下に、本発明の研磨方法に用いられる薄膜脆性材料の１例である微細構造体について詳細に説明する。このような微細構造体の製造方法は、例えば特開２００７−２０４８０２号、特開２００７−２１１３０６号、特開２００７−３３２４３７号等に記載されている。
本発明方法に用いる微細構造体は、１×１０6〜１×１０10／ｍｍ2の密度で、孔径１０〜５００ｎｍのマイクロポア貫通孔を有する絶縁性基材からなる微細構造体である。該マイクロポア貫通孔内部に、金属が充填されていても、されていなくてもよいが、例えば、充填率３０％以上で金属が充填されていてもよい。
【００１２】
図３は、本発明方法に用いる微細構造体の好適な実施態様の一例を示す簡略図であり、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の切断面線ＩＢ−ＩＢからみた断面図である。
金属充填微細構造体１は、マイクロポア貫通孔３を有する金属が充填されていない微細構造体２からなり、該マイクロポア貫通孔３には、金属４が充填されていてもよい。金属充填微細構造体１を異方導電性部材として用いる場合、金属４が充填されたマイクロポア貫通孔３が該異方導電性部材の導通路をなす。
【００１３】
次に、微細構造体の各構成要素について、材料、寸法等について説明する。
［金属が充填されていない微細構造体（以下、絶縁性基材ともいう）］
金属が充填されていない微細構造体２は、孔径１０〜５００ｎｍのマイクロポア貫通孔３を１×１０6〜１×１０10／ｍｍ2の密度で有する。ここで、微細構造体は、従来公知の異方導電性フィルム等を構成する絶縁性基材（例えば、熱可塑性エラストマー等）と同程度の電気抵抗率（１０14Ω・ｃｍ）を有する。
金属が充填されていない微細構造体は、上記を満たす限り特に限定されないが、所望の孔径を有する独立したマイクロポア貫通孔３が得られ、しかも、高アスペクト比のマイクロポア貫通孔３を得られることから、金属の陽極酸化により形成される酸化皮膜が好ましく、その中でも寸法安定性がよく、比較的安価であることからアルミニウムの陽極酸化により得られるアルミナ基材が特に好ましい。
【００１４】
また、マイクロポア貫通孔３は、金属が充填されていない微細構造体２によって互いに絶縁された状態で存在するものであるが、その密度は１×１０6〜１×１０10／ｍｍ2が好ましい。
マイクロポア貫通孔３の密度がこの範囲にあることにより、高集積化が一層進んだ現在においてもマイクロポア貫通孔３に導電性金属を充填すれば半導体素子等の電子部品の検査用コネクタ等として使用することができる。一方でマイクロポア貫通孔３の密度がこの範囲を上回ると、インピーダンス特性により異方導電性を保ちにくくなる場合がある。
マイクロポア貫通孔３の密度が、２×１０8〜８×１０9／ｍｍ2であるのがより好ましく、５×１０8〜５×１０9／ｍｍ2であるのがさらに好ましい。
【００１５】
マイクロポア貫通孔３の孔径（図３（Ｂ）においては符号８で表される部分）が１０〜５００ｎｍである。
マイクロポア貫通孔３の孔径がこの範囲であると、マイクロポア貫通孔３に導電性金属を充填すれば電気信号を流した際に十分な応答を得ることができるため、本発明の金属が充填された微細構造体１を電子部品の検査用コネクタとして好適に用いることができる。
マイクロポア貫通孔３の孔径は、２０〜４００ｎｍであるのが好ましく、４０〜２００ｎｍであるのがより好ましく、５０〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
【００１６】
金属を充填していない微細構造体２は、マイクロポア貫通孔３について下記式（ｉ）により定義される規則化度が５０％以上であることが、マイクロポア貫通孔の密度を高めることができることから好ましい。
【００１７】
規則化度（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００    （ｉ）
【００１８】
上記式（ｉ）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポア貫通孔の全数を表す。Ｂは、一のマイクロポア貫通孔の断面の円の重心を中心とし、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に上記一のマイクロポア貫通孔以外のマイクロポア貫通孔の円状の断面の中心を６個含むことになる上記一のマイクロポア貫通孔の測定範囲における数を表す。
【００１９】
図４は、マイクロポア貫通孔の規則化度を算出する方法の説明図である。図４を用いて、上記式（１）をより具体的に説明する。
図４（Ａ）に示されるマイクロポア貫通孔１０１は、マイクロポア貫通孔１０１の断面円状の中心から、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円１０３（マイクロポア貫通孔１０２に内接している。）を描いた場合に、円１０３の内部にマイクロポア貫通孔１０１以外のマイクロポア貫通孔の中心を６個含んでいる。したがって、マイクロポア貫通孔１０１は、Ｂに算入される。
図４（Ｂ）に示されるマイクロポア貫通孔１０４は、マイクロポア貫通孔１０４の断面円状の中心から、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円１０６（マイクロポア貫通孔１０５に内接している。）を描いた場合に、円１０６の内部にマイクロポア貫通孔１０４以外のマイクロポア貫通孔の断面円状の中心を５個含んでいる。したがって、マイクロポア貫通孔１０４は、Ｂに算入されない。
また、図４（Ｂ）に示されるマイクロポア貫通孔１０７は、マイクロポア貫通孔１０７の中心から、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円１０９（マイクロポア貫通孔１０８に内接している。）を描いた場合に、円１０９の内部にマイクロポア貫通孔１０７以外のマイクロポア貫通孔の中心を７個含んでいる。したがって、マイクロポア貫通孔１０７は、Ｂに算入されない。マイクロポアの貫通孔の厚さ方向に直角な断面の形状が正円でない場合は略円状の図形の重心位置を中心とする。
【００２０】
金属を充填していない微細構造体２は、厚さ（図３（Ｂ）においては符号６で表される部分）が、３０〜８００μｍであるのが好ましく、５０〜５００μｍであるのがより好ましい。金属を充填していない微細構造体の厚さがこの範囲であると、絶縁性基材の取り扱い性が良好となる。
【００２１】
また、金属を充填していない微細構造体２において、マイクロポア貫通孔３間の幅（図３（Ｂ）においては符号７で表される部分）は、１０ｎｍ以上であるのが好ましく、２０〜１００ｎｍであるのがより好ましく、２０〜５０ｎｍであるのが更に好ましい。金属を充填していない微細構造体２において、金属４が充填されるマイクロポア貫通孔３間の幅がこの範囲であると、金属を充填していない微細構造体２が絶縁性の隔壁として十分に機能する。
【００２２】
また、隣接するマイクロポア貫通孔３の中心間距離（図３においては符号９で表される部分。以下、「ピッチ」ともいう。）は、２０〜５００ｎｍであるのが好ましく、４０〜２００ｎｍであるのがより好ましく、５０〜１４０ｎｍであるのが更に好ましい。ピッチがこの範囲であると、マイクロポア貫通孔３の直径とマイクロポア貫通孔３間の幅（絶縁性の隔壁厚）とのバランスがとりやすい。
【００２３】
［金属］
本発明方法に用いる微細構造体１において、マイクロポア貫通孔３に金属４が充填されていてもよく、金属は電気抵抗率が１０3Ω・ｃｍ以下の金属であれば特に限定されず、その具体例としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）等が好適に例示される。これらの金属のうちいずれか一種をマイクロポア貫通孔３に充填してもよいし、これらの金属のうち２種以上の合金をマイクロポア貫通孔３に充填してもよい。
中でも、電気伝導性の観点から、銅、金、アルミニウム、ニッケルが好ましく、銅、金がより好ましい。
なお、コストの観点から、マイクロポア貫通孔３内部に充填される金属４としては、金以外の材料（例えば、銅）を使用し、後に説明する研磨後に金属を充填していない微細構造体２の両面から露出した面や突出した面（以下、「端面」ともいう。）の表面だけが金で形成されてもよい。
【００２４】
図３に示す微細構造体１では、金属を充填していない微細構造体２に存在する全てのマイクロポア貫通孔３に金属４が充填されているが、金属を充填していない微細構造体２に存在する全てのマイクロポア貫通孔３に金属４が充填されていることは必ずしも要求されない。例えば、金属を充填していない微細構造体２に存在するマイクロポア貫通孔３に占める金属４が充填されているマイクロポア貫通孔３の割合、すなわち、金属４の充填率が３０％以上好ましくは８０％以上であってもよい。
ここで金属４の充填率は、金属を充填していない微細構造体２の表面をＳＥＭで観察し、視野内における全マイクロポア貫通孔３の数に対する、金属４が充填されているマイクロポア貫通孔３の数を比率計算することで求めることができる。
【００２５】
次に、微細構造体のマイクロポア貫通孔に金属を充填するための電極膜形成処理および金属充填処理について詳述する。
【００２６】
[電極膜形成処理]
電極膜形成処理は、貫通孔形成の後に、マイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜の一方の表面に空隙のない電極膜を形成する処理である。
陽極酸化皮膜の表面には、マイクロポア貫通孔による開口部が存在しているが、本処理により該酸化皮膜の表面に空隙のない電極膜を形成することにより、該開口部が電極膜で覆われた状態となる。
電極膜を形成する方法としては、マイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜の一方の表面に空隙のない電極膜を形成することができる限り特に限定されない。具体的な形成方法としては、導電性材料、例えば、金属の無電解めっき処理、導電性材料、例えば、金属の直接塗布等が好ましく、これらの中でも電極膜の均一性、及び操作の簡便性の観点から、無電解めっき処理が好ましい。
【００２７】
電極膜形成処理に関して、無電解めっき処理を用いる際には、そのめっき核を酸化皮膜の一方の表面に付与する必要がある。具体的には、無電解めっきにより付与するべき金属と同種の金属又は金属化合物、あるいは無電解めっきにより付与するべき金属よりもイオン化傾向の高い金属又は金属化合物を、酸化皮膜の一方の表面に付与する方法が好ましい。付与方法としては、金属又は金属化合物を蒸着あるいは直接塗布する方法が挙げられるが、特に限定されない。
上記のようにめっき核を付与したのち、無電解めっき処理により電極膜を形成する。処理方法は温度、時間により電極層の厚さを制御できる観点から、浸漬法が好ましい。
無電解めっき液の種類としては、従来公知のものを使用することができるが、濃度は、１〜３００ｇ／Ｌであるのが好ましく、１００〜２００ｇ／Ｌであるのがより好ましい。
また、形成される電極膜の通電性を高める観点から、金めっき液、銅めっき液、銀めっき液等、貴金属を有するめっき液が好ましく、経時による電極の安定性すなわち、酸化による劣化を防ぐ観点から、金めっき液がより好ましい。
【００２８】
また、形成する電極膜の厚さとしては、０．０５μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜５０μｍがより好ましく、０．２μｍ〜２０μｍが特に好ましい。この範囲より厚さが薄いと、電極膜としての導電性が不十分となる可能性があり、この範囲より厚いと、その形成に時間を要してしまう可能性がある。
また、無電解めっきの処理温度、処理時間としては、形成しうる電極の厚さに依存するが、０℃〜９０℃、１分〜１０時間が好ましく、５℃〜７５℃、１０分〜７時間がより好ましく、１０℃〜６０℃、３０分〜５時間が特に好ましい。
【００２９】
［金属充填工程］
金属充填工程は、上記電極膜形成処理の後に、形成された電極膜を用いた電解めっき処理により、上記酸化皮膜のマイクロポア貫通孔の内部に導電性部材である金属を充填する工程である。ここで、充填する金属は、前述の金属を充填した微細構造体において説明したものと同様である。
【００３０】
金属の充填方法として、電解めっき処理を用いる。酸化皮膜の一方の表面に形成した空隙のない電極膜を用いて電解めっき処理を行うため、該酸化皮膜に存在するマイクロポア貫通孔に対して高い充填率で金属を充填することができる。
【００３１】
ここで、着色などに用いられる従来公知の電解めっき処理では、選択的に孔中に金属を高アスペクト比で析出（成長）させることは困難である。これは、析出金属が孔内で消費され一定時間以上電解を行ってもめっきが成長しないためと考えられる。
【００３２】
そのため、電解めっき処理により金属を充填する際に、パルス電解または定電位電解の際に休止時間をもうけることが好ましい。休止時間は、１０秒以上必要で、３０〜６０秒あるのが好ましい。
また、電解液のかくはんを促進するため、超音波を加えることも望ましい。
更に、電解電圧は、通常２０Ｖ以下であって望ましくは１０Ｖ以下であるが、使用する電解液における目的金属の析出電位を予め測定し、その電位＋１Ｖ以内で定電位電解を行うことが好ましい。なお、定電位電解を行う際には、サイクリックボルタンメトリを併用できる装置が望ましく、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社、ＢＡＳ社、北斗電工社、ＩＶＩＵＭ社等のポテンショスタット装置を用いることができる。
【００３３】
めっき液は、従来公知のめっき液を用いることができる。
具体的には、銅を析出させる場合には硫酸銅水溶液が一般的に用いられるが、硫酸銅の濃度は、１〜３００ｇ／Ｌであるのが好ましく、１００〜２００ｇ／Ｌであるのがより好ましい。また、電解液中に塩酸を添加すると析出を促進することができる。この場合、塩酸濃度は１０〜２０ｇ／Ｌであるのが好ましい。
また、金を析出させる場合、テトラクロロ金の硫酸溶液を用い、交流電解でめっき処理を行なうのが望ましい。
【００３４】
なお、電解めっき処理の際、めっき液をマイクロポア貫通孔内により充填させやすくするため、マイクロポア貫通孔の内表面を予め親水化処理しておくことが好ましい。この場合、シリケート処理と称されるＳｉ元素をマイクロポア貫通孔の内表面に付与しておく方法が好適に例示される。
Ｓｉ元素をマイクロポア貫通孔の内表面に付与する方法は特に限定されないが、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩が溶解している水溶液に直接浸せきして処理する方法が一般的である。アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液は、ケイ酸塩の成分である酸化ケイ素ＳｉＯ2とアルカリ金属酸化物Ｍ2Ｏの比率（一般に〔ＳｉＯ2〕／〔Ｍ2Ｏ〕のモル比で表す。）と濃度によって保護膜厚の調節が可能である。
ここで、Ｍとしては、特にナトリウム、カリウムが好適に用いられる。
また、モル比は、〔ＳｉＯ2〕／〔Ｍ2Ｏ〕が０．１〜５．０が好ましく、０．５〜３．０がより好ましい。
更に、ＳｉＯ2の含有量は、０．１〜２０質量％が好ましく、０．５〜１０質量％がより好ましい。
【００３５】
上記金属充填工程の後、酸化皮膜表面から電極膜を除去することで、上記した本発明の微細構造体が得られる。図５（Ｂ）は、上記金属充填工程により、酸化皮膜（絶縁性基材２）のマイクロポア貫通孔３に金属４が充填された状態を示している。この製造方法では、該酸化皮膜に存在するマイクロポア貫通孔に対して高い充填率で金属を充填することができ、マイクロポア貫通孔に対する金属の充填率が好ましくは３０％以上、より好ましくは８０％以上の微細構造体を得ることができる。
上記酸化皮膜表面から電極膜を除去する方法としては、機械的研磨処理を用いてもよい。この場合、ＣＭＰ処理と機械的研磨処理を併用してもよいし、機械的研磨処理のみを実施してもよい。以下に述べる研磨を行うことが好ましい。
【００３６】
＜研磨方法＞
研磨は、厚さ500μm以下で、ヤング率1.0×108以上である薄膜脆性材料の一方の面を固定して他方の面を研磨する。
本発明の研磨方法に用いる固定用部材である固定台を図1に示す好適例を用いて説明するが、本発明の方法は図1の例に限定されない。本発明の方法は、薄膜脆性材料１０の固定される表面１５と接する固定台２０の面に特徴がある。薄膜脆性材料１０の固定される表面１５と接する固定用表面２５に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸を設ける。この特定の凹凸があることにより薄膜脆性材料１０とその固定用表面２５との間に異物５が存在する場合でも、本発明の研磨方法を用いれば材料を平坦に研磨することができる。
固定用表面２５は、図１に示す固定台２０の表面であってもよいが、固定用部材等のいかなる形状の部材の表面であってもよい。例えば本発明の薄膜脆性材料１０をその凹部に入れることができるＵ字形の断面を持つ固定用部材であってもよい。
深さまたは高さ5〜500μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸の図１の紙面に垂直な方向の形状は、限定されない。例えば深さまたは高さ5〜500μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸が、三角錘状の凸形状で三次元に連続して固定用表面２５の全面に存在してもよいし、断面が図１に示す凹凸を示し側面は凹凸なしの平坦な頂上部を持った平面であってもよい。そのような場合は、固定用表面は凹凸がのこぎり屋根のような形状で連続している。もちろん凹凸の形状がこの範囲であれば三次元にランダムに凹凸が存在してもよい。
【００３７】
深さまたは高さは、5〜100μｍが好ましく、10〜50μｍがより好ましい。ピッチは山間隔または谷間隔を示し、30〜2000μｍが好ましく、50〜500μｍがより好ましい。
図２は、本発明に用いる固定用表面２５の別の例の断面形体を模式図で示している。図２（A)は、頂部２２が、点状でとがっている凹凸を示し、その深さまたは高さは、10μｍであり、山間隔は100μｍである。
図２（B)は、頂部２４が、台形状部分２４を有する凹凸を示し、台形状の頂部の幅は、100μｍ以内が好ましく、30μｍ以内がより好ましい。
固定用表面の凹凸の複数の頂部は同一平面を形成することが好ましく、このため固定用表面を加工する前の材料は平面平坦性の高い板状、又はブロック材が好ましい。
【００３８】
固定用表面２５の材質は特に限定されないが、セラミック、各種金属、ガラス等が好ましく、セラミック、ジュラルミン等の研磨に対する耐性が高い材料好ましい。固定用表面の凹凸の製造方法の１例を以下に説明するが、これらに限定されるものではなくエッチング等の化学的方法を用いてもよいし、これらの組み合わせ方法であってもよい。
（１）バイトによる切削加工して表面に凹凸をつける
バイトの先端を所定の形状に加工し、旋盤や平削り盤、形削り盤にてピッチを調整し、薄膜脆性材料を固定する固定用表面に加工を施す。
（２）レーザー加工で表面に凹凸をつける
固定用表面をレーザー加工して所定の凹凸をつけることができる。使用するレーザーは、例えばＣＯ2レーザー、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー等が使用できる。
レーザー加工：CO2レーザー  住友重機械工業アドバンスマシナリー社製  LUMONICS  IMPACT2500
エキシマレーザー：住友重機械工業アドバンスマシナリー社製  LUMONICS  INDEX848
YAGレーザー：住友重機械工業アドバンスマシナリー社製  JK701I、等の使用が可能である。
（３）ダイシング加工で表面に凹凸をつける
ダイシング加工で固定用表面に凹凸をつけることも可能である。
ダイシング加工：  DISCO社製  DAD-322装置による加工等が可能である。
【００３９】
薄膜脆性材料を固定用表面に固定するのは、好ましくは貼り付けることで、貼り付けは溶剤やアルカリに可溶性のＷＡＸやＵＶＷＡＸ、ＵＶ接着剤等を用いて貼り付けるのが好ましい。
【００４０】
研磨は薄膜脆性材料１０の固定される一方の面１５の反対側の研磨される面１３である研磨面をまず研磨する。次に研磨された面を固定用表面２５に固定し、他方の面を研磨する。好ましくはこの方法をとり、それぞれの研磨面の研磨量を２０：１〜１：２０とすることで従来反りが大きくて研磨が困難であった薄膜脆性材料を反りを少なく抑えて研磨できる。それぞれ片面の研磨面の研磨量の合計は、100μm以内が好ましく、60μm以下がより好ましく、特には5〜60μmが好ましい。この範囲であると両面の研磨量のバランスが良く、材料の反り、反りによる破損が少ない。
研磨量の割合は、両面のそれぞれで、２０：１〜１：２０であり、８：１〜１：８の範囲がより好ましい。この範囲であると両面の研磨量のバランスが良く、材料の反りや、反りによる破損が少ない。
本発明の薄膜脆性材料の研磨方法は、固定される面と研磨される面とを相互に変更して、少なくとも一方の面を2回以上研磨して両面を繰り返し研磨することが好ましく、30μｍ以内の研磨量毎に繰り返し研磨することがより好ましい。このように固定される面と研磨される面とを相互に多数回変更して、研磨すると、薄膜脆性材料１０と固定用表面２５との間に異物５が存在する確率は高くなるが、本発明の方法を用いれば、平坦な研磨面を有する薄膜脆性材料が得られる。
【００４１】
研磨に使える手段としては、ラッピング、ポリッシング、ケミカルメカニカルポリッシング（CMP）、バフ研磨、ショットブラスト、ブラシグレインなどが挙げられ、乾式または湿式の機械研磨が好ましく、薄膜脆性材料の研磨に特に好ましい方法はラッピング法である。尚、表面仕上げ方法として、ポリッシング、ＣＭＰを行うことで、更に平滑な研磨面が得られより好ましい。
ラップングとは、ラッピングマシンを用い、研磨剤である砥粒を供給し、これを水で流しながら、薄膜脆性材料の片面づつ両面を研磨する。これにより、材料の反りを除去する。研磨剤のサイズは、研磨量の1/2以下が好ましく、研磨量の1/4以下がより好ましい。また、研磨剤は研磨精度と速度の点から粒径１０μｍ以下のダイヤモンド砥粒が好ましい。仕上げの研磨は、粒径１μm以下のダイヤモンド、アルミナ、ＳｉＣ、ＳｉＯ２等が好ましい。
【００４２】
両面研磨された薄膜脆性材料の精度は、使用用途（半導体素子等の電子部等の接続部材及び機能検査を行う際の検査用コネクタ等、光伝送素材の用途等）から、厚さ精度±3μm以内、Ra、0.15μm以下、反り量20μm/mm以内が好ましい。
厚さ精度は±1μm以内がより好ましく、Raは0.10μm以下がより好ましく、反り量10μm/mm以内がより好ましい。
陽極酸化皮膜に部分的に金属を充填した材料においても同様の研磨が行え、同様の効果が得られることが確認されている。
【００４３】
表面をより平滑に仕上げるためには、ＣＭＰによる研磨を行うことが好ましい。研磨プレ−トはエッジの割れや欠けを防止するために、樹脂と金属の複合材料であることが好ましい。樹脂の中に金属粒子を混合させたプレ−トがより好ましい。充填される金属粒子は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉが好ましい。
【００４４】
＜研磨方法の詳細＞
１）薄膜脆性材料の片面を、表面に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μｍの凹凸が複数あるセラミック等の台にＷＡＸ、ＵＶ接着剤等を用い貼り付け固定する。貼り付けの精度は８μm以内、４μm以内がより好ましい。
２）貼り付け面と反対の面を研磨する。研磨砥粒はダイヤモンドスラリー粒径5〜10μmが望ましい。研磨装置は、ケメットジャパン社製精密ラッピング装置が材料の割れや欠けが無く、精度良く研磨でき望ましい。研磨加重は、10〜500g/cm2が望ましく。研磨板回転速度は10〜150rpmが望ましい。研磨量は5〜100μm以内が好ましい。中間研磨として平均径2〜4μｍの砥粒を用いて研磨するのが好ましい。
３）仕上げ研磨として、粒径0.25〜3.0μmのダイヤモンドスラリー等で仕上げる。また、ＣＭＰで研磨面を仕上げても良い。これらを組み合わせて仕上げることも可能である。
４）研磨済みの面を表面に深さまたは高さ5〜100μｍ、ピッチ30〜2000μmの凹凸が複数あるセラミック等の台にＷＡＸ、ＵＶ接着剤等を用い貼り付け固定する。貼り付けの精度は8μm以内が好ましい。
５）もう一方の面を研磨する。研磨の条件は、上記２）と同様に研磨を行う。その後３）同様の仕上げ研磨を行う。
６）上記研磨を交互に繰り返し行うと尚望ましい。その場合には、仕上げ研磨はそれぞれの研磨面の最後で行えば良い。
【実施例】
【００４５】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
１．固定用表面を持つ固定用部材の製造
・薄膜脆性材料を固定する固定用部材は、素材として、厚さ40ｍｍ  φ150ｍｍ  の円筒形のセラミック（ジルコニア）を使用して貼り付け台とした。このジルコニア材の平坦な表面（表面精度５μｍ以内）を先端にダイヤモンドの刃を取り付けたバイトを使用して、凹凸加工した。
・出来上がった凹凸の深さ、ピッチの測定方法
出来上がった凹凸の深さ、ピッチは、キ−エンス社製  KS-1100を使用し測定した。測定した深さとピッチを表に示す。
・実施例に使用した薄膜脆性材料は、アルミ、ポリエチレン、陽極酸化皮膜、陽極酸化皮膜のマイクロポアに金属銅を充填したものを用いた。
【００４６】
２．研磨試料の調整
＜実施例１〜１２、比較例１〜８の試料の調整＞
市販のアルミニウム材で、50〜1000μm厚のJIS1005材のアルミ合金板を使用した。
＜実施例１３〜２４、比較例９〜１６の試料の調整＞
市販のポリエチレン（テックジャム社製）材：  厚さ50〜1000μmを使用した。
＜実施例２５〜３６、比較例１７〜２４の試料の調製＞
（Ａ）鏡面仕上げ処理（電解研磨処理）
高純度アルミニウム基板（住友軽金属社製、純度９９．９９質量％）を１０ｃｍ四方の面積で陽極酸化処理できるようカットし、アルミニウム材料の厚さはそれぞれ研磨前の厚さが表に示す値となるように微細構造体を製造し、研磨後の厚さを表に示した。以下の組成の電解研磨液を用い、電圧２５Ｖ、液温度６５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で電解研磨処理を施した。
陰極はカーボン電極とし、電源は、ＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また、電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ  ＯＮＥ製）を用いて計測した。
（電解研磨液組成）
・８５質量％リン酸（和光純薬社製試薬）    ６６０ｍＬ
・純水    １６０ｍＬ
・硫酸    １５０ｍＬ
・エチレングリコール    ３０ｍＬ
（Ｂ）陽極酸化処理
次いで、電解研磨処理後のアルミニウム基板に、特開２００７−２０４８０２号公報に記載の手順にしたがって自己規則化法による陽極酸化処理を施した。
電解研磨処理後のアルミニウム基板に、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で、５時間のプレ陽極酸化処理を施した。
その後、プレ陽極酸化処理後のアルミニウム基板を、０．２ｍｏｌ／Ｌ無水クロム酸、０．６ｍｏｌ／Ｌリン酸の混合水溶液（液温：５０℃）に１２時間浸漬させる脱膜処理を施した。
その後、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で、１０時間の再陽極酸化処理を施し、膜厚１５０μｍの酸化皮膜を得た。
なお、プレ陽極酸化処理および再陽極酸化処理は、いずれも陰極はステンレス電極とし、電源はＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また、冷却装置にはＮｅｏＣｏｏｌ  ＢＤ３６（ヤマト科学社製）、かくはん加温装置にはペアスターラー  ＰＳ−１００（ＥＹＥＬＡ社製）を用いた。更に、電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ  ＯＮＥ製）を用いて計測した。
（Ｃ）アルミニウム除去処理・貫通化処理
次いで、２０質量％塩化水銀水溶液(昇汞)に２０℃、３時間浸漬させることによりアルミニウム基板を溶解し、更に、５質量％リン酸に３０℃、３０分間浸漬させることにより酸化皮膜の底部を除去し、マイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜を作製した。
（Ｄ）加熱処理
次いで、上記で得られたマイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜に、温度４００℃で１時間の加熱処理を施した。
【００４７】
得られた陽極酸化構造体は、８×１０8／ｍｍ2の密度で、孔径１００ｎｍのマイクロポア貫通孔を有した。規則化度は、約７０％であった。
【００４８】
ポア密度は、得られた試料についてＦＥ−ＳＥＭにより表面写真（倍率２００００倍）を撮影し、２μｍ×２μｍの視野で、マイクロポア数を計測した。なお、測定は、１０箇所において行い、平均値を算出しmm2当たりに換算して表示した。
【００４９】
＜実施例３７〜４８、比較例２５〜３２の試料の調製＞
上記で得られた試料のマイクロポア内に以下の条件でＣｕを充填した。
【００５０】
（Ｅ）電極膜形成処理
次いで、上記加熱処理後の酸化皮膜の一方の表面に電極膜を形成する処理を施した。すなわち、０．７ｇ／Ｌ塩化金酸水溶液を、一方の表面に塗布し、１４０℃／１分で乾燥させ、更に５００℃／１時間で焼成処理し、金のめっき核を作成した。その後、無電解めっき液としてプレシャスファブＡＣＧ２０００基本液／還元液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース（株）製）を用いて、５０℃／１時間浸漬処理し、空隙のない電極膜を形成した。
【００５１】
（Ｆ）金属充填処理工程
次いで、上記電極膜を形成した面に銅電極を密着させ、該銅電極を陰極にし、白金を正極にして電解めっき処理を施した。
硫酸銅／硫酸／塩酸＝２００／５０／１５（ｇ／Ｌ）の混合溶液を２５℃に保った状態で電解液として使用し、定電圧パルス電解を実施することにより、マイクロポア貫通孔に銅が充填された微細構造体を作製した。
ここで、定電圧パルス電解は、山本鍍金社製のめっき装置を用い、北斗電工社製の電源（ＨＺ−３０００）を用い、めっき液中でサイクリックボルタンメトリを行って析出電位を確認した後、皮膜側の電位を−２Ｖに設定して行った。また、定電圧パルス電解のパルス波形は矩形波であった。具体的には、電解の総処理時間が３００秒になるように、１回の電解時間が６０秒の電解処理を、各電解処理の間に４０秒の休止時間を設けて５回施した。
銅を充填した後の表面をＦＥ−ＳＥＭで観察すると、酸化皮膜の表面から一部あふれるような形になっていた。
【００５２】
３．研磨方法
上記で調製した試料を、表に示す研磨条件で研磨を行った。
１）試料の片面を、１．で製造した固定用部材で、表面に凹凸加工した厚さ40ｍｍ  φ150ｍｍ  の円筒形のセラミック（ジルコニア）製の固定用部材にWAX接着剤（日化精工製  アルコワックス）を用い貼り付け固定した。貼り付けの精度は8μm以内であった。
２）貼り付け面と反対の面を研磨する。研磨砥粒はダイヤモンドスラリー粒径5〜10μm。研磨装置は、ケメットジャパン社製精密ラッピング装置（ＭＧＲ−３１１ＭＦ）。研磨加重は、10〜500g/cm2。研磨板回転速度は10〜150rpm。研磨量は5〜100μm以内で表１に示す範囲とした。
３）仕上げ研磨として、0.25〜3.0μmのダイヤモンドスラリー等で仕上げた。
４）研磨済みの面を表面精度5μm以内のセラミックの台にＷＡＸ接着剤を用い貼り付け固定する。貼り付けの精度は8μm以内であった。
５）他方の面を研磨する。研磨の条件は、上記２）と同様に研磨を行った。その後３）同様の仕上げ研磨を行った。
６）表に示す研磨前の厚さの試料を研磨後の厚さまで固定される面と研磨される面とを相互に変更して、繰り返し研磨をおこなった。
【００５３】
４．研磨結果の評価
（１）研磨前厚さと研磨後厚さの測定
試料を平面粗度１μｍ以内の平滑な台に置き、Mitutoyoダイヤルゲ−ジID-F150測定器で測定した。
（２）反り量の測定
両面を研磨した試料を、キ−エンス社製KS1100ステ−ジに載置して、キ−エンス社製LK-G10レ−ザ−平坦度測定器にて反り量を測定し、μm／mm当たりの反り量を計算して算出し、結果を表に示した。
（３）外観の観察
研磨後の外観を目視で観察した。△以下の評価は製品として適切ではない。
◎：  目視で確認できる凹凸が0個/cm2
○：  目視で確認できる凹凸が1個/cm2
○△：  目視で確認できる凹凸が2〜3個/cm2
△：  目視で確認できる凹凸が3〜5個/cm2
×：  目視で確認できる凹凸が6個/cm2以上
【００５４】
【表１】
2010149211.tif 000003
【００５５】
【表２】
2010149211.tif 000004
【００５６】
【表３】
2010149211.tif 000005
【００５７】
【表４】
2010149211.tif 000006
【００５８】
表において、研磨前厚さが550，1000μmの材料は、本特許の研磨方法を用いなくても研磨できる厚さの材料の結果として比較例で表示しているので、研磨後の研磨面の外観は良好な品質である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の研磨方法を説明する模式的な断面図である。
【図２】図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明に用いる固定用表面の別の実施形態を示す模式的な断面図である。
【図３】図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の微細構造体の好適な実施態様の一例を示す簡略図であり、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の切断面線ＩＢ−ＩＢからみた断面図である。
【図４】図４（Ａ），（Ｂ）は、ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の製造方法における金属充填処理等の一例を説明する模式的な端面図である。
【図６】従来の研磨方法を説明する模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  金属が充填された微細構造体
２  金属が充填されていない微細構造体（絶縁性基材）
３  マイクロポア貫通孔
４  金属
４ａ，４ｂ  突出部
５  異物
６  絶縁性基材の厚み
７  マイクロポア貫通孔間の幅
８  マイクロポア貫通孔の直径
９  マイクロポア貫通孔の中心間距離（ピッチ）
１０  薄膜脆性材料
１３  研磨される面（他方の面）
１５  固定される面（一方の面）
２０  本発明の薄膜脆性材料固定台
２５  固定用表面（凹凸表面）
４０  従来の薄膜脆性材料固定台
４５  従来の固定用表面
１０１、１０２、１０４、１０５、１０７、１０８  マイクロポア
１０３、１０６、１０９  円
【図１】
2010149211.tif 000007
【図２】
2010149211.tif 000008
【図３】
2010149211.tif 000009
【図４】
2010149211.tif 000010
【図５】
2010149211.tif 000011
【図６】
2010149211.tif 000012