(57)【要約】【課題】大面積で且つ薄い被研磨部材の研磨加工に適応する高度な設定仕様を容易に実現することが可能であると共に、研磨加工の作業性や経済性を向上できる。【解決手段】  紙の基材２１の表面に金属酸化物ガラス膜２２が形成され、金属酸化物ガラス膜２２上に第１の金属スパッタ膜であるボロンを含有した窒化チタン膜２３が形成され、窒化チタン膜２３上に無電解メッキ膜であるニッケル膜２４が形成され、ニッケル膜２４上に第２の金属スパッタ膜である酸化チタン膜２５が形成されている研磨用キャリア。【選択図】図３
2005125454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙を基材とし、該基材に第１の金属スパッタ膜が形成されることを特徴とする研磨用キャリア。
【請求項２】
前記第１の金属スパッタ膜上に無電解メッキ膜が形成され、該無電解メッキ膜上に第２の金属スパッタ膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の研磨用キャリア。
【請求項３】
前記紙の基材の表面に金属酸化物ガラス膜が形成され、該金属酸化物ガラス膜上に前記第１の金属スパッタ膜が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の研磨用キャリア。
【請求項４】
前記第１の金属スパッタ膜が窒化チタン膜若しくは酸化チタン膜、前記無電解メッキ膜がニッケル膜、前記第２の金属スパッタ膜が酸化チタン膜であることを特徴とする請求項２又は３に記載の研磨用キャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガラスウェハー、半導体ウェハー等の被研磨部材を研磨装置で研磨する際に被研磨部材を保持する研磨用キャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学、電子部品、電機部品、通信機器、家電機器等で用いられる材料には、製造過程で鏡面研磨など研磨を必要とするものが多く、かような被研磨部材として、例えばガラスウェハーや半導体ウェハー等が挙げられる。研磨加工では、被研磨部材を所要の厚みまで正確に研磨すること、研磨面の平坦度と表裏の平行度を所要基準に合致させること、被研磨部材の表面に引き傷等の損傷を与えないこと等が要求され、かような要求を充足すべく被研磨部材を研磨装置で研磨する際に、被研磨部材を定盤上で保持すると共に、被研磨部材に所定の運動を提供する研磨用キャリアが用いられている。
【０００３】
研磨用キャリアの例として、例えば図１の研磨用キャリア１は、金属又は樹脂を素材にして本体２が平面視略円形に形成され、本体２には被研磨部材Ｗを保持する複数の保持穴３が設けられ、その外周に沿ってギア４が形成されており、例えば図２に示すように、研磨装置のインターナルキャリア５とサンギア６とにギア４を噛合して複数個設けられ、各研磨用キャリア１の複数の保持穴３にはそれぞれ被研磨部材Ｗが挿入される。そして、図に省略した研磨装置の上定盤の研磨面と下定盤の研磨面で被研磨部材Ｗを狭持して、研磨剤等を流入し、上定盤と下定盤とを逆方向に回転すると共に、インターナルギア５とサンギア６との回転数の差で研磨用キャリア１を遊星運動させる。これにより、上下の研磨面で被研磨部材Ｗの両面を所定の厚みに研磨し、ポリシング加工又はラッピング加工を施す。
【０００４】
研磨用キャリアに関連する公知技術文献として例えば特許文献１があり、特許文献１には、被研磨部材を保持穴に保持し、上定盤と下定盤にそれぞれ貼着されている上下研磨面の間で遊星運動し、金属、或いは樹脂で被覆した金属、或いは樹脂を構成部材とする研磨用キャリアが開示されている。
【０００５】
尚、本願発明に関連する背景技術として特許文献２の金属酸化物ガラス膜の製造方法があり、前記金属酸化物ガラス膜の製造方法は、加水分解可能な金属アルコキシド等の有機金属化合物を、水と有機溶媒とからなる反応液中において、ホウ素イオンの存在下でＦ−、Ｃｌ−又はそれらの混合物等のハロゲンイオンを触媒とし、ｐＨを４．５〜５．０に調整しながら加水分解、脱水縮合させた後、反応生成物を基材表面に塗布し、２００℃以下の温度でガラス化させ、単一成分若しくは多成分の金属酸化物ガラス膜を形成するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３１０５５号公報
【特許文献２】特許第２５３８５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、研磨用キャリアには金属で構成されるものと樹脂で構成されるものとがあるが、樹脂はその物質的性質から利用範囲が限定され、又、金属は外形加工がきれいに仕上がり、材質的に強く複数回繰り返して使用可能であることから、金属の研磨用キャリアが主流となっている。金属の研磨用キャリアは、例えば金属製薄板をプレス加工で指定寸法への打ち抜き、外周へのギアの形成、及び所定の穴の形成を行って形成する。
【０００８】
しかし、金属の研磨用キャリアは、原材料の金属を溶融・圧延して薄板を形成する段階で発生する金属内部の歪が研磨用キャリアの表面に凹凸状態のゼブラ模様として現れ、研磨用キャリアの設定厚み、面精度、表裏の平行度のバラツキとなる不具合がある。かようなバラツキを有する研磨用キャリアで被研磨部材を研磨した場合、当然に被研磨部材の加工精度が低下する。更に、前述のバラツキが大きい場合には、研磨用キャリアは研磨装置で適切な回転運動を行うことができず、多くの場合は破損する。
【０００９】
そのため、例えば研磨用キャリアを使用する研磨装置等で被研磨部材を投入せずに空磨りを行い、研磨用キャリアのゼブラ模様の歪を取り除いて設定仕様に合わせることが必要となる。前記設定仕様への適合では、歩留まりや採算性の向上等から、例えば面精度を１〜３ミクロンの範囲に収めている。
【００１０】
そして、近年では研磨される被研磨部材の面積が徐々に大きく、且つ厚みが徐々に薄くなる傾向があり、これに応じて研磨用キャリアの面積及び保持穴の面積も大きく、且つ厚さも薄くなってきている。
【００１１】
しかしながら、かような大きく薄い研磨用キャリアを空磨りで設定仕様へ適合させることは、加工歪が発生する確率が非常に高くなるため大変困難であり、研磨用キャリアの加工歩留まりが極端に悪化する。そのため、製造工程の非効率化を招き、被研磨部材の製造原価を大きく押し上げる要因になっている。また、かかる高度な加工を施すために、研磨用キャリアを加工する専用研磨装置を導入した場合には、設備投資の増大により、同様に製造原価が大きく押し上げられる。特に、研磨用キャリアの面積が大きく、厚さが薄くなる程、研磨用キャリアの加工は物理的に非常に困難なものとなる。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、利用範囲が広く、又、空磨りでゼブラ模様を取り除く等の作業を要せずに、大面積で且つ薄い被研磨部材の研磨加工に適応する高度な設定仕様を容易に実現することが可能であり、研磨加工の作業性や経済性を向上することができる研磨用キャリアを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の研磨用キャリアは、紙を基材とし、基材に第１の金属スパッタ膜が形成されることを特徴とし、更に、第１の金属スパッタ膜上に無電解メッキ膜が形成され、無電解メッキ膜上に第２の金属スパッタ膜が形成されていることを特徴とする。更に、本発明の研磨用キャリアは、前記紙の基材の表面に金属酸化物ガラス膜が形成され、金属酸化物ガラス膜上に前記第１の金属スパッタ膜が形成されるものとすると好適である。また、本発明の研磨用キャリアに於ける、第１の金属スパッタ膜、無電解メッキ膜、第２の金属スパッタ膜は適宜の素材で構成することが可能であるが、第１の金属スパッタ膜は窒化チタン膜若しくは酸化チタン膜、無電解メッキ膜はニッケル膜、第２の金属スパッタ膜は酸化チタン膜とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の研磨用キャリアは、利用範囲が広く、又、例えば空磨りによるゼブラ模様の取り除き、ロール材の金属薄板で研磨用キャリアを構成する場合に必要となるカールの取り除き等の作業を要せずに製造することができる。更に、大面積で且つ薄い被研磨部材の研磨加工に適応する高度な設定仕様を容易に実現することが可能であり、更には、研磨加工の作業時間の短縮化、被研磨部材の加工の低コスト化、無駄な設備投資の抑制等を図ることを可能とし、作業性や経済性を向上することができる効果を奏する。更に、本発明の研磨用キャリアは紙を基材とするので、低コストでの製造や、廃棄処理の容易化や低コスト化を図ることができ、環境保護に資するものである。
【００１５】
そして、本発明の研磨用キャリアを用いて研磨加工を施すことにより、例えば被研磨部材を面精度１μｍ〜３μｍの高度な面精度の範囲で容易に研磨することが可能となり、更に、例えば直径が９インチ以上の研磨用キャリアで、直径が３インチ以上、最終設定厚みを２００μｍ以下とする被研磨部材を研磨する場合にも、従来は非常に困難であった被研磨部材の面精度をλ／２以内、或いは３μｍ以内とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の研磨用キャリアの実施形態について説明する。実施形態の研磨用キャリア１の外形的な基本構成は上記従来例と同様であって、図１及び図２に示すように、本体２が平面視略円形に形成され、本体２には被研磨部材Ｗを保持する複数の保持穴３が平面視円形に設けられ、その外周に沿って研磨装置のインターナルギア５及びサンギア６と噛合するギア４が形成されている。前記保持穴３や保持穴３で保持される被研磨部材Ｗの平面形状は、図示例の円形形状の他、正方形・長方形・六角形等の多角形とするなど適宜に形成可能である。
【００１７】
本実施形態の研磨用キャリア１の本体２は、図３に示すように、タルク、炭酸カルシウム、クレー若しくは水酸化アルミニウム若しくはこれらの組み合わせを填料としてパルプを抄造した紙を基材２１とし、基材２１の表面の全面に特許文献２の金属酸化物ガラス膜２２が形成され、その外側全面にボロンを含有する窒化チタン膜２３が形成され、その外側全面にリンを含有するニッケル膜２４が形成され、その外側に酸化チタン膜２５が形成され、基材２１の表面が順次積層された金属酸化物ガラス膜２２、窒化チタン膜２３、ニッケル膜２４、酸化チタン膜２５で被覆されたものである。
【００１８】
前記研磨用キャリア１を製造する際には、先ず、特許文献２に記載されているコーティング剤、即ち、加水分解可能な金属アルコキシド等の有機金属化合物を、水と有機溶媒とからなる反応液中において、ホウ素イオンの存在下でＦ−、Ｃｌ−又はそれらの混合物等のハロゲンイオンを触媒とし、ｐＨを４．５〜５．０に調整しながら加水分解、脱水縮合させて作成するコーティング剤を準備する。例えば特許文献２の実施例１に示されるように、有機金属化合物であるジルコニウムテトラブトキシドＺｒ（ＯＢｕ）４と、水とメタノールとエタノールとイソプロパノール（混合割合は１：１：１：４）からなる混合溶媒とを重量比で５：１の割合で混合し、この混合物にトリエトキシボランＢ（ＯＢｕ）３を０．２モル／ｋｇの割合で添加し、１０分間攪拌溶解して主剤を調整すると共に、ハロゲンイオン源として酸性フッ化アンモニウムＮＨ４Ｆ・ＨＦを用いて、前記主剤と同一の混合溶媒との合計重量に対するＦ−濃度を０．１モル／ｋｇとなるように触媒を調整し、その主剤と触媒とを重量比３：１の割合で混合して１０分間攪拌し、塩酸とアンモニア水で混合液のｐＨを５．０に調整し、３時間熟成し加水分解、脱水縮合させコーティング剤を作成する。
【００１９】
そして、基材２１をコーティング剤に含浸する等により基材２１の表面にコーティング剤を塗布し、コーティング剤を塗布した基材２１を２００℃以下の温度に加熱して乾燥し、コーティング剤をガラス化した単一成分若しくは多成分の金属酸化物ガラス膜２２を形成する。例えば前記特許文献２の実施例１のコーティング剤を基材２１の表面に塗布し、その基材２１を特に５０〜７０℃の温度区間を注意して徐々に昇温して予備乾燥し、その後１２０℃に昇温して３０分間保持し、コーティング剤を焼成してガラス化した金属酸化物ガラス膜２２とする。金属酸化物ガラス膜２２或いは金属酸化物ガラス膜２２を形成された基材２１は、かなりの精度で平坦に形成されるが、後述の窒化チタン膜２３を形成するスパッタ処理で一層平坦度が高められることになる。尚、基材２１の表面に金属酸化物ガラス膜２２を形成する構成は前記構成以外にも適宜の構成を用いることが可能である。
【００２０】
その後、金属酸化物ガラス膜２２で表面を被覆された基材２１に熱間圧延等の圧延加工を施して所定の厚さに加工し、更に、圧延した前記基材２１にプレス加工を施して所定形状、例えば図１の平面視略円形の本体２に所定位置の保持穴３と外周のギア４が形成されている所定形状に加工する。物理的組成が均一な金属酸化物ガラス膜２２が形成された基材２１は、歪の発生が極めて少なく、歪の矯正も容易であり、又、プレス加工が非常に容易で、被加工面にバリや繊維質が発生しない。
【００２１】
その後、低温スパッタ装置により、基材２１に６０℃前後の温度で窒化チタンのスパッタ処理を行い、窒化チタン膜２３を金属酸化物ガラス膜２２上に積層して成膜する。前記窒化チタン膜２３の形成では、後述のニッケルと相性が良いボロンと窒化チタンのスパッタ処理を行い、ボロンを含有する窒化チタン膜２３を成膜すると好適であるが、窒化チタンのみをスパッタ処理してもよい。更に、金属酸化物ガラス膜２２及び窒化チタン膜２３が積層形成された基材２１に、無電解メッキ浴で無電解メッキ処理を施してニッケル膜２４を形成して窒化チタン膜２３上にニッケル膜２４を積層し、例えば２９０℃〜３１０℃の温度で加熱処理してニッケル膜２４を硬化する。前記ニッケル膜２４は、例えばニッケルＮｉ：９０〜９２％、リンＰ：１０〜８％のニッケル−リン膜等とする。更に、低温スパッタ装置により、基材２１に６０℃前後の温度で酸化チタンのスパッタ処理を行い、酸化チタン膜２５をニッケル膜２４上に積層して成膜し、研磨用キャリア１が完成する。
【００２２】
上記研磨用キャリア１の製造工程では、基材２１の表面に形成された金属酸化物ガラス膜２２に金属分子の窒化チタンを打ち込んで、基材２１或いは金属酸化物ガラス膜２２の表面の微細な凹凸を平らにすることが可能であり、前記凹凸の平坦化によって、続く無電解メッキ処理に於ける無電解メッキ浴中で基材２１等に不均衡な張力が発生し、基材２１等の変形や基材２１等の平坦度の悪化が生ずることを防止することができる。従って、その後の無電解メッキ処理や平坦化作用のある酸化チタンのスパッタ処理を経て得られる研磨用キャリア１は、非常に優れた平坦度になり、従来の金属の研磨用キャリアを空磨りした状態と同様の設定仕様で仕上がる。更に、研磨用キャリア１は、基材２１の表面に金属酸化物ガラス膜２２が形成され、加えて、窒化チタン膜２３、ニッケル膜２４、酸化チタン膜２５が順次積層して３重構造の金属膜が設けられるので、非常に高い強度を有し、鋼製のインターナルギア５及びサンギア６との噛合で発生する力や定盤の重量等に耐えられるようになっている。
【００２３】
また、上記研磨用キャリア１を使用して鏡面研磨等の研磨加工を施す場合には、図２に示すように上記従来例と同様、研磨用キャリア１を、研磨装置のインターナルキャリア５とサンギア６とにギア４を噛合して複数個、本例では４個設け、各研磨用キャリア１の複数の保持穴３にはそれぞれ被研磨部材Ｗを挿入する。そして、図に省略した研磨装置の上定盤の研磨面と下定盤の研磨面で被研磨部材Ｗを狭持して、研磨剤と水と防錆剤の混合液であるスラリー等を流入し、上定盤と下定盤とを逆方向に回転すると共に、インターナルギア５とサンギア６との回転数の差で研磨用キャリア１に遊星運動させ、上下の研磨面で被研磨部材Ｗの両面を所定の厚みに研磨し、ポリシング加工又はラッピング加工を施す。
【００２４】
尚、上記実施形態の研磨用キャリア１では、第１のスパッタ処理で窒化チタン膜２３を形成し、次いで無電解メッキ処理でニッケル膜２４を形成し、次いで第２のスパッタ処理で酸化チタン膜２５を形成する構成としたが、要求される強度等の仕様に応じ、前記最初のスパッタ処理に対応する工程で、窒化チタン若しくは酸化チタンをスパッタし、窒化チタン膜若しくは酸化チタン膜を形成したものを最終的な研磨用キャリアの完成品とすることが可能である。
【００２５】
また、上記実施形態の研磨用キャリア１は、基材２１の表面に金属酸化物ガラス膜２２を形成し、その上に窒化チタン膜２３、ニッケル膜２４、酸化チタン膜２５を順次積層する構成で、金属酸化物ガラス膜２２で基材２１の強度を高められると共に、研磨時のスラリー中の水分が基材２１に吸収されることを完全に防止し、非常に長期間、高強度を維持することが可能となるが、スラリー中の水分の紙製基材２１による吸収はスパッタ層や無電解メッキ層である程度抑止することが可能なので、所要強度を必要とされる耐久時間維持できる場合には、基材２１の表面に、スパッタ処理による窒化チタン膜２３、更には、無電解メッキ処理によるニッケル膜２４、スパッタ処理による酸化チタン膜２５を順次形成して研磨用キャリアを構成することも可能である。
【００２６】
また、スパッタ処理で形成する金属スパッタ膜は上記実施形態の窒化チタン膜や酸化チタン膜に限定されず、所要強度が得られるものであれば、スパッタ処理で形成可能な適宜の金属スパッタ膜とすることが可能であり、また、無電解メッキ処理で形成する無電解メッキ膜或いは金属膜も上記実施形態のニッケル膜に限定されず、所要強度が得られるものであれば、無電解メッキ処理で形成可能な適宜の無電解メッキ膜とすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の研磨用キャリアは、例えばガラスウェハーや半導体ウェハーの鏡面研磨など各種の被研磨部材の研磨に用いることが可能であり、光学、電子部品、電機部品、通信機器、家電機器等の各分野の研磨に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】研磨用キャリアを示す平面図。
【図２】研磨装置に研磨用キャリアを設けた状態を示す説明図。
【図３】実施形態の研磨用キャリアを示す部分縦断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１  研磨用キャリア
２  本体
２１  基材
２２  金属酸化物ガラス膜
２３  窒化チタン膜
２４  ニッケル膜
２５  酸化チタン膜
３  保持穴
４  ギア
５  インターナルギア
６  サンギア
７  無電解メッキ層
８  金属膜
Ｗ  被研磨部材
【図１】
2005125454.tif 000003
【図２】
2005125454.tif 000004
【図３】
2005125454.tif 000005