(57)【要約】OLE_LINK1【課題】短繊維を用いた不織布を用いて、機械的強度に優れ、縦横方向の機械的強度差が小さい被研磨物保持材を提供することを課題とする。【解決手段】熱硬化性樹脂を含浸した複数の有機繊維基材を積層、熱圧成型してなる被研磨物保持材において、該有機繊維基材の引裂強度（ＪＩＳ  Ｐ  ８１１６に準拠）が縦横各々２Ｎ以上であり、かつ熱硬化性樹脂を含浸した複数の有機繊維基材が任意の方向に積層されていることを特徴とする被研磨物保持材。また、有機繊維基材が水流交絡処理をなされていること、湿式抄造不織布であること、有機繊維が全芳香族ポリエステル繊維であることが望ましい。OLE_LINK1【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複数の有機繊維基材を積層、熱圧成型してなる被研磨物保持材において、該有機繊維基材の引裂強度（ＪＩＳ  Ｐ  ８１１６に準拠）が縦横各々２Ｎ以上であり、かつ熱硬化性樹脂を含浸した複数の有機繊維基材が任意の方向に積層されていることを特徴とする被研磨物保持材。
【請求項２】
有機繊維基材が、水流交絡処理をなされていることを特徴とする請求項１記載の被研磨物保持材。
【請求項３】
有機繊維基材が湿式抄造不織布であることを特徴とする請求項１または２記載の被研磨物保持材。
【請求項４】
有機繊維が全芳香族ポリエステル繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の被研磨物保持材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ、液晶表示用ガラス、ハードディスク等の製造における表面研磨工程
において、研磨対象物（被研磨物）を保持するために使用される保持基材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ等の被研磨物を平面研磨機で研磨加工する際に、その被研磨物を保持するために使用する保持基材としては、ＳＫ鋼などの金属板が多く使用されていた。しかし、金属板は研磨加工中に流出する金属成分が半導体等の性能に悪影響を与えることが問題となり、炭素繊維やガラス繊維の繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸した樹脂含浸基材が広く使用されるようになってきた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかし、炭素繊維やガラス繊維を用いてなる樹脂含浸基材は、炭素繊維やガラス繊維の耐摩耗性が低いという欠点のために、頻繁に交換する必要があり、平面研磨機の稼働率が低下するという欠点があった。また、近年では生産性向上のために、保持材の大型化（大面積化）が進んでいるが、この大型化に伴い炭素繊維やガラス繊維を使用した樹脂含浸基材からなる保持基材は、そりやねじれを生ずる傾向があり、研磨加工中にキャリアから被研磨物が外れることによってクラッシュが発生する等の問題があった。
【０００４】
炭素繊維やガラス繊維に替わって、高強度有機繊維を使用した被研磨物保持材が使用されている（例えば、特許文献２）。有機繊維を用いた被研磨物保持基材は、厚みが薄くなるほど、研磨機内での負荷によって被研磨物保持用基材そのものが変形し、被研磨物が脱落してクラッシュを生じる問題があった。例えば、ポリエステル繊維のみからなる基材は弾性率が低いため、研磨中に変形しやすく、クラッシュが発生しやすい。芳香族ポリアミド（アラミド）繊維のみからなる基材は、アラミド繊維自体に接着力がないため、強度が弱く、熱硬化性樹脂の含浸作業時に破断しやすいといった問題がある。このため、アラミド繊維基材を用いて得られる被研磨物保持用基材も強度が弱いため、研磨時にクラッシュが発生する問題があった。
【０００５】
また、有機繊維基材が乾式不織布の場合には、目の粗いものしかできず、熱硬化性樹脂を均一に含浸させることが難しく、被研磨物保持用基材内での強度のばらつきが大きくなる傾向があり、耐久性に問題があった。
【０００６】
このような強度のばらつきを安定化させるために、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維または全芳香族ポリエステル繊維からなる短繊維をランダムに分散させた有機繊維基材に熱可塑性硬化樹脂を含浸させた保持基材（例えば、特許文献４）、アラミド繊維チョップとアラミド繊維パルプとを含んだ繊維基材を用いた保持基材（例えば、特許文献５）、ポリアミド繊維およびポリエステル繊維を含有する湿式抄造不織布を用いた保持基材（例えば、特許文献６）等が開示されている。
【０００７】
しかしながら、これらの保持基材では、短繊維を用いているために、保持基材の機械的強度が長繊維有機繊維を用いた不織布よりも小さいという問題があった。また、短繊維を用いたランダム乾式不織布や湿式不織布においても、不織布の縦方向と横方向の機械的強度差ができてしまうために、これら不織布に熱硬化性樹脂を含浸してなる被研磨物保持基材にも、縦横方向で機械的強度差が生じてしまい、そりやねじれといった問題が生じていた。
【特許文献１】特開平１０−２７７９３３号公報（第２頁）
【特許文献２】特開平１１−５８２２２号公報（第２頁）
【特許文献３】特開２０００−１５８３３６号公報（第２頁）
【特許文献４】特開２００１−３８６０９号公報（第２頁）
【特許文献５】特開２００２−５２４６１号公報（第２頁）
【特許文献６】特開２００３−１１７８０８号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、短繊維を用いた不織布を用いて、機械的強度に優れ、縦横方向の機械的強度差が小さい被研磨物保持材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために検討した結果、
（１）熱硬化性樹脂を含浸した複数の有機繊維基材を積層、熱圧成型してなる被研磨物保持材において、該有機繊維基材の引裂強度（ＪＩＳ  Ｐ  ８１１６に準拠）が縦横各々２Ｎ以上であり、かつ熱硬化性樹脂を含浸した複数の有機繊維基材が任意の方向に積層されていることを特徴とする被研磨物保持材、
（２）有機繊維基材が、水流交絡処理をなされていることを特徴とする上記（１）記載の被研磨物保持材、
（３）有機繊維基材が湿式抄造不織布であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の被研磨物保持材、
（４）有機繊維が全芳香族ポリエステル繊維であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載の被研磨物保持材、
を見出した。
【発明の効果】
【００１０】
これまで、熱硬化性樹脂を含浸した複数の有機繊維基材を積層、熱圧成型してなる被研磨物保持材の機械的強度の指標としては、引張弾性率、曲げ弾性率が用いられている。本発明者らは、機械的強度の指標として、引裂強度（ＪＩＳ  Ｐ  ８１１６に準拠）を用い、有機繊維基材の引裂強度が縦横各々２Ｎ以上である場合、研磨機内での負荷による被研磨物保持用基材の変形が生じにくくなるという効果を見出した。また、該有機繊維基材は、縦方向と横方向で引裂強度に差があるが、有機繊維基材を任意方向に積層することとによって、そり・ねじれといった問題が無くなるという効果を見出した。
【００１１】
水流交絡処理が施された有機繊維基材は、繊維が絡み合っているために、引裂強度が強く、本発明の被研磨物保持材（１）として優位に用いることができる。また、有機繊維基材として、湿式抄造不織布を用いると、不織布自体の配向性が乾式不織布と比較して、ランダムであるため、そり・ねじれが生じにくいという効果が見られる。さらに、有機繊維が全芳香族ポリエステル繊維である場合、水流交絡処理によって、繊維がフィブリル化されるために、均一性・引裂強度が向上するという効果が発生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の被研磨物保持基材において、有機繊維基材の引裂強度は、ＪＩＳ  Ｐ  ８１１６に準拠したエルメンドルフ型引裂試験機法のよって、測定する。該有機繊維基材の引裂強度は、縦横各々２Ｎ以上である。また、本発明の被研磨物保持基材では、有機繊維基材の方向性を任意方向になるように積層することで、機械的強度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の被研磨物保持基材に係わる水流交絡処理は、有機繊維基材を支持体上に載せて、上方から水流を噴射して、有機繊維基材を構成する繊維を３次元交絡させる。水流交絡処理は、有機繊維基材の両面に施しても、片面にのみ施しても何れでも良い。水流を噴射するためのノズル径は、１０〜５００μｍの範囲が好ましい。ノズルの間隔は、１０〜１５０００μｍが好ましい。これらのノズルは、有機繊維基材の坪量、繊維の種類、加工速度、水圧を考慮して、充分な交絡処理がなされるように、ノズルヘッドの数を変更することができる。また、交絡回数も任意に選択することができる。
【００１４】
水流交絡処理の水圧は１０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲で用いることが好ましい。１０ｋｇｆ／ｃｍ２未満では、充分に繊維が交絡せず、有機繊維基材として必要な機械的強度が発現しない。また、２５０ｋｇｆ／ｃｍ２を超えると、繊維の脱落によって、有機繊維基材の破損が生じる。水流交絡処理の搬送速度は、５〜２００ｍ／分の範囲から選ぶことができる。搬送速度が遅いと、水流で不織布が破損する場合がある。また、生産効率上好ましくない。搬送速度が速すぎると、交絡に必要なエネルギーを与えることができないために、繊維の交絡およびフィブリル化が不十分なものとなる。
【００１５】
本発明の被研磨物保持基材において、有機繊維基材としては、編物、織物、不織布を用いることができるが、このうち、湿式抄造不織布が繊維配向が均一なので、最も好適に用いられる。
湿式抄造法とは、不織布を構成する繊維、バインダー、添加物等を水に適当な濃度で分散した後、抄紙して不織布を製造する方法である。丸網型、長網型、短網型等の抄造装置があり、これらの中から同種もしくは異種の抄紙機を２つ以上組み合わせたコンビネーションマシンを用いることができる。
【００１６】
本発明の被研磨物保持基材において、全芳香族ポリエステル繊維に使用することができる全芳香族ポリエステル樹脂としては、特に限定するものではないが、芳香族ジオール、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸を単独、もしくは適宜組み合わせたものを使用することができる。
【００１７】
芳香族ジオールとしては、例えば、
【化１】
2005059154.tif 000002
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、フェニル基、ハロゲン原子もしくはアルキル基置換のフェニル基である。）
【化２】
2005059154.tif 000003
（式中、Ａは−ＣＨ２−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｏ−、−Ｓ−、または―ＳＯ２―である。）
【化３】
2005059154.tif 000004
が挙げられる。
【００１８】
また、芳香族ジカルボン酸としては、
【化４】
2005059154.tif 000005
（式中、Ｒ３は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、フェニル基である。）
【化５】
2005059154.tif 000006
等を挙げることができる。
【００１９】
また、芳香族ヒドロキシカルボン酸としては、
【化６】
2005059154.tif 000007
（式中、Ｒ４は、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基である。）
【化７】
2005059154.tif 000008
等を挙げることができる。
【００２０】
本発明における熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂などが挙げられ、何れを用いても良いが、被研磨物保持用基材の強度向上に効果が大きい点でエポキシ樹脂が好ましい。
【００２１】
本発明に用いられるエポキシ樹脂とは、１分子内に２個以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指す。具体的には、４，４′−ジヒドロキシビフェニル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′，５，５′−テトラメチルビフェニル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジターシャリブチル−６，６′−ジメチルビフェニルなどのグリシジルエーテル化物、すなわちビフェニル型エポキシ樹脂、４，４′−メチレンビス（２−メチルフェノール）、４，４′−メチレンビス（２，６−ジメチルフェノール）、４，４′−メチレンビス（２，３，６−トリメチルフェノール）、４，４′−エチリデンビス（２，６−ジメチルフェノール）、４，４′−（１−メチルエチリデン）ビス（２−メチルフェノール）などのグリシジルエーテル化物、すわなちビスフェノール型エポキシ樹脂、３−ターシャリブチル−４，４′−ジヒドロキシ−５，３′−ジメチルスチルベン、３−ターシャリブチル−４，４′−ジヒドロキシ−３′，６−ジメチルスチルベン、３−ターシャリブチル−２，４′−ジヒドロキシ−３′，５′，６−トリメチルスチルベン、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′，５，５′−テトラメチルスチルベンなどのグリシジルエーテル化物、すなわちスチルベン型エポキシ樹脂、その他にオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、非ノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂が挙げられ、これらのエポキシ樹脂単独でも良く、２種類以上の混合体でも良く、これらに限定されるものではない。
【００２２】
本発明においては、熱硬化性樹脂を硬化させる際に、硬化剤の他に必要に応じて、硬化促進剤や難燃剤などを添加しても良い。硬化剤としては、ジシアンジアミドや各種フェノール樹脂など、硬化促進剤としては、第３級アミン、第４級アンモニウム塩、ホスフィン類、イミダゾール類など、難燃剤としては、リン含有化合物や金属水酸化物などを用いることができる。
【００２３】
本発明の被研磨物保持用基材の成型は、例えば以下の手順で行う。まず、有機繊維基材に熱硬化性樹脂ワニスを含浸、乾燥させて半硬化状態のプリプレグを作製する。次いで、プリプレグを必要枚数、有機繊維基材の縦横が任意方向になるように積層し、この上下に離型フィルムを重ね、ステンレス製鏡面板で挟みプレスで熱圧成型する。その後、プレス熱板を冷却してステンレス板と離型フィルムを除去して積層板を得る。この積層板に被研磨物を保持させるための穴を所定の数だけあけ、被研磨物保持用基材が出来上がる。
【実施例１】
【００２４】
繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長７ｍｍの全芳香族ポリエステル繊維（クラレ社製）  ９１質量部と、ポリビニルアルコール繊維  ＶＰＷ１×３（クラレ社製）９質量部とを、分散助剤と共にパルパーを用いて水中に分散させ、円網型抄紙機を用いて、湿式抄紙し、坪量３３ｇ／ｍ２の湿式不織布を製造した。
【００２５】
該湿式不織布の水流交絡処理を、３配列のノズルプレート（入口直径  １００μｍ、出口直径  ８０μｍ、入口側のノズルピッチ  ０．６ｍｍ）を用いて行った。第１〜３配列の水圧は、９０ｋｇｆ／ｃｍ２とした。水流交絡処理を該湿式不織布に対して、片面ずつ行い、次いでヤンキードライヤーで乾燥させて、坪量  ３３ｇ／ｍ２、厚み  １２０μｍ、引裂強度（縦）２．８Ｎ、引裂強度（横）２．４Ｎの有機繊維基材１を得た。有機繊維基材１を電子顕微鏡で観察したところ、全芳香族ポリエステル繊維の一部がフィブリル化していることが確認された。
【００２６】
エポキシ当量５００のビスフェノール型エポキシ樹脂と、エポキシ当量１７９のフェノールノボラック型エポキシ樹脂を固形分比率７０：３０になるように混合し、硬化剤としてジシアンジアミド、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンを用いて熱硬化性樹脂ワニスを調製した。上記有機繊維基材１に熱硬化性樹脂ワニスを含浸し、乾燥させ、樹脂付着量が５０質量％になるように、プリプレグ１を製造した。
【００２７】
プリプレグ１を、縦横方向を交互になるように、６枚積層し、その上に離型フィルムを貼り合わせ、これを２枚のステンレス板で挟んで、熱圧成型し、厚み０．６５ｍｍの積層板１を製造した。この積層板１を外径１６インチに切り取り、外周をギア加工し、板内に直径２．５インチの穴を１８個作製し、被研磨物保持基材１とした。
【００２８】
被研磨物保持基材１を用い、アルミディスクの研磨を３００バッチ繰り返したところ、異常は認められなかった。また、顕微鏡で観察したところ、スクラッチ傷は確認されなかった。
【実施例２】
【００２９】
実施例１で得られたプリプレグ１を、縦方向から６０度ずつずらして、６枚積層し、その上に離型フィルムを貼り合わせ、これを２枚のステンレス板で挟んで、熱圧成型し、厚み０．６５ｍｍの積層板２を製造した。この積層板２を外径１６インチに切り取り、外周をギア加工し、板内に直径２．５インチの穴を１８個作製し、被研磨物保持基材２とした。
【００３０】
被研磨物保持基材２を用い、アルミディスクの研磨を３００バッチ繰り返したところ、異常は認められなかった。また、顕微鏡で観察したところ、スクラッチ傷は確認されなかった。
【００３１】
（比較例 １）
繊度２．８ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍの全芳香族ポリエステル繊維（クラレ社製）をリファイナーで叩解し、カナダ標準型濾水度が３００ｍｌのパルプ状物を作製した。このパルプ状物７０質量部と、繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長７ｍｍの全芳香族ポリエステル繊維（クラレ社製）  ３０質量部とを、分散助剤と共にパルパーを用いて水中に分散させ、円網型抄紙機を用いて、湿式抄紙し、坪量４０ｇ／ｍ２、厚み  ８０μｍ、引裂強度（縦）０．９９Ｎ、引裂強度（横）０．７４Ｎの湿式不織布１１を製造した。
【００３２】
エポキシ当量５００のビスフェノール型エポキシ樹脂と、エポキシ当量１７９のフェノールノボラック型エポキシ樹脂を固形分比率７０：３０になるように混合し、硬化剤としてジシアンジアミド、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンを用いて熱硬化性樹脂ワニスを調製した。上記有機繊維基材１１に熱硬化性樹脂ワニスを含浸し、乾燥させ、樹脂付着量が５０質量％になるように、プリプレグ１１を製造した。
【００３３】
プリプレグ１１を、縦横方向を交互になるように、１０枚積層し、その上に離型フィルムを貼り合わせ、これを２枚のステンレス板で挟んで、熱圧成型し、厚み０．６５ｍｍの積層板１１を製造した。この積層板１１を外径１６インチに切り取り、外周をギア加工し、板内に直径２．５インチの穴を１８個作製し、被研磨物保持基材１とした。
【００３４】
被研磨物保持基材１１を用い、アルミディスクの研磨を３００バッチ繰り返したところ、１４９回で変形が確認された。また、顕微鏡で観察したところ、７個のスクラッチ傷が確認された。
【００３５】
（比較例 ２）
実施例１で得られたプリプレグ１を、同一方向に６枚積層し、その上に離型フィルムを貼り合わせ、これを２枚のステンレス板で挟んで、熱圧成型し、厚み０．６５ｍｍの積層板１２を製造した。この積層板１２を外径１６インチに切り取り、外周をギア加工し、板内に直径２．５インチの穴を１８個作製し、被研磨物保持基材１２とした。
【００３６】
被研磨物保持基材１２を用い、アルミディスクの研磨を３００バッチ繰り返したところ、２２７回で変形が確認された。また、顕微鏡で観察したところ、５個のスクラッチ傷が確認された。