(57)【要約】【課題】研磨装置上盤と密着しにくく、また研磨剤が目詰まりしにくい被研磨物保持材を構成するのに適した板状体を提供し、ライントラブルによる被研磨物の不良を低減させるとともに、被研磨物の均一な研磨を達成する。【解決手段】熱硬化性樹脂を含浸したシート状繊維基材１枚若しくは重ね合せた複数枚を型板の間で加熱加圧して板状体を成形するに当たり、前記シート状繊維基材の少なくとも片側に、厚さが１５０μｍ以下であり、貫通穴が点在するシート状薄板を配置して加熱加圧し、前記貫通穴の形状を成形した板状体に付与する。前記貫通穴が点在するシート状薄板は、好ましくは、厚さが４０〜１５０μｍであり、開孔率が１〜６０％である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を含浸したシート状繊維基材１枚若しくは重ね合せた複数枚を型板の間で加熱加圧して板状体を成形するに当たり、
前記シート状繊維基材の少なくとも片側に、厚さが１５０μｍ以下であり、貫通穴が点在するシート状薄板を配置して加熱加圧し、前記貫通穴の形状を成形した板状体に付与することを特徴とする被研磨物保持材用板状体の製造法。
【請求項２】
前記貫通穴が点在するシート状薄板の厚さが、４０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１記載の被研磨物保持材用板状体の製造法。
【請求項３】
前記貫通穴が点在するシート状薄板の開孔率が、１〜６０％であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の被研磨物保持材用板状体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
シリコンウエハ，ハードディスクなどの製造工程には、これらの表面を研磨する工程がある。本発明は、前記研磨工程で、シリコンウエハ，ハードディスクなどの被研磨物を保持するための保持材に適用する成形板状体の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記被研磨物保持材は、駆動用のギアを周囲に形成した円板に、被研磨物保持用の貫通穴を１個ないし複数個あけた構造である。前記貫通穴に被研磨物を嵌め込んで研磨装置に装着し、保持材を平面で駆動させることにより被研磨物の研磨を行なう。
【０００３】
従来、このような被研磨物保持材は、熱硬化性樹脂積層板を加工した板状体で構成されている。前記熱硬化性樹脂積層板は、ガラス繊維織布基材エポキシ樹脂積層板、アラミド繊維不織布基材エポキシ樹脂積層板、綿布基材フェノール樹脂積層板などである。被研磨物保持材を構成するための積層板は、一般に、無機物や有機物の粒子などを含有しない熱硬化性樹脂をガラス繊維織布やアラミド繊維不織布あるいは綿布等の基材に含浸乾燥してプリプレグとし、このプリプレグ１枚若しくは重ね合せた複数枚を加熱加圧成形して製造する。
これら積層板は、前記のように被研磨物保持材に加工され、シリコンウエハ，ハードディスクなどの研磨に使用される。
【０００４】
研磨作業は、上記被研磨物保持材を研磨装置に装着し、被研磨物保持材の貫通穴に被研磨物を保持し、シリカ（ＳｉＯ２），アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），セリア（ＣｅＯ２）などの微粒子を分散した水系研磨液を供給して行なわれる。
被研磨物保持材を新しいものと交換する場合など、被研磨物保持材を研磨装置に脱着する操作は、手作業もしくは自動機で行なわれるが、最近は、自動機で行なわれることが多くなってきた。また、研磨を終了した被研磨物の取出しと新たに研磨する被研磨物の供給も自動機で行なわれることが多くなってきた。また、最近の傾向として、従来より研磨粒子の小さなコロイダルシリカが多用されるようになりつつあり、研磨保持材が研磨装置の上盤に密着しやすい状況になってきた。
【０００５】
上述のように、研磨作業には水系研磨液を使用するために、被研磨物保持材は研磨装置の上盤に密着しやすい状況にある。被研磨物保持材の脱着や被研磨物の取出しに際し、被研磨物保持材が上盤に密着して上盤と共に持ち上げられてしまい、さらには被研磨物も一緒に持ち上げられることがある。このような事態は、被研磨物保持材の着脱や被研磨物の取出し・供給を手作業で行なう場合には大きな問題とはならないが、自動機で行なわせる場合にはライントラブルの原因となる。
【０００６】
その対策として、熱硬化性樹脂含浸シート状繊維基材を熱可塑性樹脂製離型フィルムに挟み、型板の間で加熱加圧成形するに当たり、前記熱可塑性樹脂製離型フィルムの厚さを０．０４mm〜０．１mmとし、当該離型フィルムと型板の間に織布を配置する被研磨物保持材用板状体の製造法が提案されている（特許文献１）。
上記のように加熱加圧成形することにより、成形中に軟化した熱可塑性樹脂製離型フィルムを通して板状体の表面に織布の織目を転写し、前記板状体の表面には、前記織目に対応した凹凸が付与されるものであり、研磨装置の上盤への密着防止に一応の効果は認められる。しかし、付与された凹凸の高さが３０〜４０μｍ程度であり、また凹凸の凹形状がなだらかであるため、研磨剤（スラリー）が前記凹凸に目詰まりすることにより研磨剤がスムーズに循環せず、被研磨物の研磨が不均一になるという欠点があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３１４２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、研磨装置上盤と密着しにくく、また研磨剤が目詰まりしにくい被研磨物保持材を構成するのに適した板状体を提供し、ライントラブルによる被研磨物の不良を低減させるとともに、被研磨物の均一な研磨を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る方法は、以下のように被研磨物保持材用板状体を製造する。すなわち、熱硬化性樹脂を含浸したシート状繊維基材１枚若しくは重ね合せた複数枚を型板の間で加熱加圧して板状体を成形するに当たり、前記シート状繊維基材の少なくとも片側に、厚さが１５０μｍ以下であり、貫通穴が点在するシート状薄板を配置して加熱加圧し、前記貫通穴の形状を成形した板状体に付与することを特徴とする（請求項１）。前記貫通穴が点在するシート状薄板は、好ましくは、厚さが４０〜１５０μｍであり（請求項２）、開孔率が１〜６０％である（請求項３）。
【００１０】
上記のように加熱加圧成形することにより、板状体の表面にシート状薄板の開孔パターンを転写する。前記板状体の表面には、前記シート状薄板の開孔部に対応した凹凸が付与される。
板状体の表面に付与される凹凸の高さは、シート状薄板の厚さに依存し、研磨装置の上盤への密着防止効果の持続性や被研磨物の研磨の均一性に影響する。シート状薄板の厚さが１５０μｍを超えると、板状体の表面に付与される凹凸の高さが高すぎて、加熱加圧成形後の離型フィルムの離型性が悪化する。また、離型フィルムを離型する際に離型フィルムが破れることがある。このため、シート状薄板の厚さは１５０μｍ以下とする。また、好ましくは、シート状薄板の厚さを４０〜１５０μｍとする。厚さ４０μｍ以上とすることにより、板状体の表面に十分な高さの凹凸を付与することができ、研磨装置の上盤への密着防止効果の持続性や被研磨物の研磨の均一性が良好となる。
【００１１】
また、板状体の表面に付与される凹凸の面積比は、シート状薄板の開孔率に依存し、研磨装置の上盤への密着防止効果に影響する。シート状薄板の開孔率は、好ましくは、１〜６０％とする。これにより、板状体の表面に十分な面積の凸部を付与することができ、研磨装置の上盤への密着防止効果が良好となる。ここで、開孔率とは、シート状薄板の単位面積中に占める貫通穴の面積の比率をいう。測定方法は、例えば、円形の場合は、貫通穴の直径を測定して面積を算出し、その穴数から開孔率を計算する。また、四角形の場合は、タテとヨコの長さを測定して面積を算出し、その穴数から開孔率を計算する。
前記貫通穴の大きさが小さいと、研磨中に凹凸が研磨され、研磨装置の上盤への密着防止効果の持続が少なくなる。また、貫通穴の大きさが大きいと、研磨剤がスムーズに循環せず、被研磨物の研磨が不均一になる。このため、例えば、円形の場合はφ０．３〜３０mm、四角形の場合は、０．３×０．３〜３０×３０mmが好ましい。
【００１２】
上記板状体を所定形状に加工して被研磨物保持材とするわけであるが、表面層に上記の凹凸をもつ被研磨物保持材が、研磨装置の上盤に密着しにくい理由は、以下のように考えられる。
被研磨物保持材の表面に、凹凸がある場合、表面が全くフラットで平滑な場合と比較して、被研磨物保持材が研磨パッドと接触して密着する面積が小さくなる。研磨パッドとキャリアとの間には極微量の空隙が存在していると考えられる。また、密着する強度が凹凸の場所によって変化し、不均一になる。従って、密着力を比較した場合、凹凸をもつ被研磨物保持材は全体としての密着力が低くなり、また、密着力の低い箇所から剥がれやすいので、研磨装置上盤に密着しにくくなっているのである。
【００１３】
ここで、被研磨物保持材の表面に凹凸を付与した面を上面とし、反対面には凹凸を付与していない平滑な面を下面として、被研磨物保持材を研磨装置に装着した場合、表面が平滑な下面と比較して凹凸をもつ上面の密着力が低くなり、研磨装置の上盤への密着防止効果がより顕著になる。このため、シート状薄板の開孔パターンを転写する被研磨物保持材の面は、両面よりも片面のみとするほうが好ましい。
また、被研磨物保持材の表面に凹凸を付与した面を上面とし、反対面には上面より開孔率の大きいシート状薄板により凹凸を付与した面を下面として、被研磨物保持材を研磨装置に装着した場合、凸部面積の大きい下面と比較して凸部面積の小さい上面の密着力が低くなり、研磨装置の上盤への密着防止効果がより顕著になる。このため、上面と下面で異なる開孔パターンをもつシート状薄板を配置して成形することが好ましい。
【００１４】
さらに、織布の織目を転写した場合に比べて均一な研磨が得られる理由は、以下のように考えられる。
織布の場合、一般的に、横糸と縦糸を交互に織り込んであるため、それを転写した場合、凹凸の凹形状がなだらかであるため、スラリーがスムーズに循環せずに滞留する場合がある。それに対して、貫通穴が点在するシート状薄板を転写させた場合は、開孔部に樹脂が入り込み凸部となり、その他の凹部はフラットで平面を形成している。したがって、スラリーが凹部の平面部分をスムーズに循環することにより均一な研磨が得られるのである。
【発明の効果】
【００１５】
従来技術の織布により被研磨物保持材表面に凹凸を付与する方法では、研磨装置の上盤への密着防止効果はあるが、凹凸のピッチが短く、また凹凸の凹形状がなだらかであるため、キャリアとパッド間にスラリーが均一に循環せず、均一な研磨が得られにくい。
【００１６】
しかし、本発明に係る製造法においては、熱硬化性樹脂を含浸したシート状繊維基材を加熱加圧成形して被研磨物保持材用板状体を製造するに当たり、前記シート状繊維基材の少なくとも片側に、厚さが１５０μｍ以下であり、貫通穴が点在するシート状薄板を配置して、前記貫通穴の形状を成形した板状体に付与したので、研磨装置上盤と密着しにくく、かつ、均一な研磨を行う被研磨物保持材を構成するのに適した板状体を提供することができる。
【００１７】
密着を効果的に防止し、かつ均一な研磨を得るためには、貫通穴が点在するシート状薄板で付与する凹凸の高さを制御することが必要である。凹凸の高さの上限は特に限定するものではないが、研磨パッドの材質と表面状態、および被研磨物の厚みから適宜選択することができる。凹凸高さは、シート状薄板の厚みと相関があるので、適切にシートの厚みを選定する。
また、パッド密着防止の効果は凹凸の高さだけでなく、凹部と凸部の面積比にも依存する。パッドに密着する部分の面積は多すぎても少なすぎても密着防止の効果は十分に得られないため、密着防止の効果を考慮し、適宜選択することができる。凹凸の面積比は、シート状薄板の開孔率（単位面積中の開孔部分の面積比率）と相関があるので、適切に開孔率を選定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
上述のように、本発明に係る製造法は、熱硬化性樹脂を含浸したシート状繊維基材を加熱加圧成形して被研磨物保持材用板状体を製造するに当たり、前記シート状繊維基材の少なくとも片側に、厚さが１５０μｍ以下であり、貫通穴が点在するシート状薄板を配置して、前記貫通穴の形状を成形した板状体に付与することを特徴とする。
シート状繊維基材は、ガラス繊維やアラミド繊維の織布又は不織布あるいは綿布など、被研磨物保持材を構成可能なシート状繊維基材であれば特に限定するものではない。しかし、有機繊維シート状繊維基材を選択した被研磨物保持材に対しては、特に研磨装置上盤への密着防止の効果が顕著になる。なぜなら、被研磨物保持材を構成する樹脂が同じであるならシート状繊維基材の種類に拘わらず研磨装置上盤と被研磨物保持材との密着力は同程度であるが、有機繊維シート状基材を使用した被研磨物保持材は比較的軽量であるため、研磨装置上盤に密着すると一緒に持ち上げられやすいからである。
【００１９】
シート状繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル，ポリイミドなどであり特に限定するものではない。しかし、フェノール樹脂やポリイミドなど、比較的耐熱性の高い熱硬化性樹脂（例えば、ベンゼン核など接着に直接関与しない部分を分子骨格に高密度で有している樹脂）は、樹脂自体は硬いものの、接着性が比較的低いため研磨時に基材と樹脂の界面剥離が発生しやすかったり、樹脂自体の破壊・摩耗が起こりやすい。このようなことから、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することが好ましい。
【００２０】
貫通穴が点在するシート状薄板の材質は、加熱加圧成形時に溶融、変形したり破損したりしない程度の耐熱性と強度を有していればよく、金属（ＳＵＳ、鉄など）、プラスチック（ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、エンプラなど）などであるが特に限定するものではない。金属製のシート状薄板に開孔部を設ける方法としては、金型による打ち抜き孔あけが一般的であり、プラスチック製のシート状薄板に開孔部を設ける方法としては、金型による打ち抜き孔あけと加熱された針による孔あけのいずれでもよい。所定の規則的な形状に孔があけばよく、特に限定するものではないが、打ち抜きの場合、抜きかすが発生し、それがフィルムに残留して悪影響を及ぼすことがあるので加熱された針による孔あけのほうが好ましい。ここで、加熱された針の温度が低いと、針の抜き差しがスムーズにいかない。また、加熱された針の温度が高いと、所望の大きさよりも大きな貫通穴が開いてしまう。このため、使用するプラスチックシートの溶融温度＋１０℃が好ましい。
【００２１】
加熱加圧成形時には、シート状繊維基材と貫通孔が点在するシート状薄板の間に離型フィルムを配置する。使用する離型フィルムは、成形時の熱履歴に耐え、成形後離型可能な材料からなるものであれば特に限定しない。ポリメチルペンテンフィルム、フッ素樹脂フィルム、ポリプロピレンフィルムなどから、必要な耐熱性の度合いに応じて選定すればよい。
離型フィルムの厚さは、０．０５mm〜０．０６mmが好ましい。離型フィルム厚さが薄くなると、シート状薄板の開孔部形状に忠実に凹凸が形成される一方で、これに当接しているシート状薄板の開孔部の凹凸に引っ張られ破損する心配があり、離型フィルム厚さが厚くなると、破損の可能性は小さくなるが、シート状薄板の開孔部形状が離型フィルムに吸収されてしまい、板状体に凹凸が付与されにくくなるからである。
【００２２】
上記板状体の加熱加圧成形は、プレス熱盤間で実施することができる。被研磨物の種類や厚さなど研磨条件により被研磨物の厚さは変わるが、これは、シート状繊維基材の厚さや重ね合せ枚数を変えることにより調整する。シート状繊維基材の外側に離型フィルム、貫通穴が点在するシート状薄板、型板の順に配置することによって凹凸を付与することができる。加熱加圧成形中に、シート状薄板の開孔部に離型フィルムを介して溶融した樹脂が入り込み、板状体はその部分が凸の形状を形成する。したがってそのシート状薄板の厚みによって凹凸高さを制御することができる。
なお、シート状繊維基材の外側に貫通穴が点在するシート状薄板を配置する際、シート状薄板と型板の間に離型フィルムを介在させてもよい。これにより、加熱加圧成形後の型板の汚れを防ぐことができる。
【実施例】
【００２３】
シート状繊維基材として、以下のものを準備した。
（アラミド繊維不織布基材）
パラ系アラミド繊維（ポリｐ−フェニレン３，４−ジフェニールエーテルテレフタラミド繊維）チョップ（繊維径：１．５デニール，繊維長：３mm，帝人製「テクノーラ」）を水中に分散して抄造し、これに水溶性エポキシ樹脂バインダ（ガラス転移温度１１０℃）をスプレーして加熱乾燥により単位質量６０ｇ／ｍ２の不織布とした。パラ系アラミド繊維／樹脂バインダの配合質量比は、９０／１０である。
【００２４】
プリプレグとして、以下のものを準備した。
先ず、硬化剤としてジシアンジアミドを、また、硬化促進剤として２−エチル−４メチルイミダゾールを配合したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ワニスを準備する。
上記アラミド繊維不織布基材に、上記ワニスを含浸し加熱乾燥してプリプレグとした。プリプレグは、その１枚を加熱加圧成形したときの厚さが０．１mmになるように樹脂付着量を調整した。
【００２５】
離型フィルムとしてポリプロピレン製フィルム（０．０５mm）を、また、貫通穴が点在するシート状薄板として以下のものを準備した。ここで、貫通穴の形状は円形とし、大きさはφ３mmとした。
貫通穴が点在するシート状薄板Ａ（厚さ：０．０５mm、ポリプロピレンフィルム、孔あけ法：加熱針による孔あけ加工、開孔率３％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｂ（厚さ：０．１mm、ＳＵＳ板、孔あけ法：金型による打ち抜き加工、開孔率５％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｃ（厚さ：０．１５mm、ＳＵＳ板、孔あけ法：金型による打ち抜き加工、開孔率５％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｄ（厚さ：０．０５mm、ポリプロピレンフィルム、孔あけ法：加熱針による孔あけ加工、開孔率１％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｅ（厚さ：０．０５mm、ポリプロピレンフィルム、孔あけ法：加熱針による孔あけ加工、開孔率６０％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｆ（厚さ：０．３mm、ＳＵＳ板、孔あけ法：金型による打ち抜き加工、開孔率５％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｇ（厚さ：０．０２５mm、ポリプロピレンフィルム、孔あけ法：加熱針による孔あけ加工、開孔率３％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｈ（厚さ：０．０５mm、ポリプロピレンフィルム、孔あけ法：加熱針による孔あけ加工、開孔率０．５％）
貫通穴が点在するシート状薄板Ｉ（厚さ：０．０５mm、ポリプロピレンフィルム、孔あけ法：加熱針による孔あけ加工、開孔率７０％）
実施例１
プリプレグ１０枚を重ね合せた両側に離型フィルム（０．０５mm厚）を配置し、これを型板に挟む。このとき、両側の離型フィルムと型板の間には貫通穴が点在するシート状薄板Ａを介在させる。この構成物をプレス熱盤間に投入し、熱盤との間にはクラフト紙層からなる厚さ１０mmのクッション材を配置して加熱加圧成形し、厚さ１.０mmの積層板を得た。
この積層板を被研磨物保持材に加工した。この被研磨物保持材は、周囲にギアを形成した直径１０インチの円板であり、被研磨物を嵌め込むための直径３．５インチの貫通穴を４個設けたものである。
【００２６】
実施例２
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｂを使用し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００２７】
実施例３
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｃを使用し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００２８】
実施例４
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｄを使用し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００２９】
実施例５
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｅを使用し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００３０】
比較例１
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｆを使用し、そのほかは実施例１と同様としたが、成形後の離型性が著しく悪く、離型時にフィルム破れが発生し、離型フィルムが局所的に積層板に残存したので、研磨評価はできなかった。
【００３１】
実施例６
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｇを使用し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００３２】
実施例７
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｈを使用し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００３３】
実施例８
貫通穴が点在するシート状薄板Ａの代わりに貫通穴が点在するシート状薄板Ｉを使用し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００３４】
従来例１
実施例１において、離型フィルムと型板の間にはメッシュ（０．４mm厚、ポリエステル、４０メッシュ）を介在させて加熱加圧成形を実施し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００３５】
従来例２
実施例１において、離型フィルムと型板の間にはガラス織布（０．１８mm厚、日東紡製、ＷＥＡ−７６２８）を介在させて加熱加圧成形を実施し、そのほかは実施例１と同様とした。
【００３６】
以上の各実施例、比較例、ならびに従来例における被研磨物保持材を使用して研磨作業を行なった。被研磨物は３．５インチアルミニウム製ハードディスクである。被研磨物保持材の研磨装置上盤への密着頻度および研磨の均一性を評価した結果を表２、表３に示す。
被研磨物保持材の表面粗さは、表１に示す条件で測定した。
研磨装置上盤への密着頻度評価として、被研磨物保持材が、研磨装置上盤に密着して持ち上げられた回数（トラブル回数）を評価した。トラブル回数は、１０００バッチの研磨作業（１バッチは、研磨装置に５個の被研磨物保持材を装着し、２０個のハードディスクを研磨する）において、被研磨物の持ち上げられた回数を調査した。
研磨の均一性評価として、ハードディスクの平坦性により評価した（○：良好、△通常、×：劣る）。ここで、ハードディスクの平坦性とは、ハードディスク１枚中の表面粗さのばらつきをいう。
【００３７】
【表１】
2008093746.tif 000002
【００３８】
【表２】
2008093746.tif 000003
【００３９】
【表３】
2008093746.tif 000004
【００４０】
表２、表３から明らかなように、本発明に係る方法で製造した板状体を被研磨物保持材に適用することにより、被研磨物保持材が研磨装置上盤に密着して一緒に持ち上げられる現象を防止する効果が得られ、かつ研磨の均一性に寄与する。
これによって、被研磨物の生産歩留まり向上とハードディスクの品質向上を図ることができる。