(57)【要約】 【課題】生産効率を高めることができ、かつ耐久性にも優れた被研磨物保持材を製造する方法を提供することを目的とする。【解決手段】被研磨物を保持する保持穴を有する板状の被研磨物保持材を製造する方法であって、（ａ）硬化性樹脂を含む樹脂材を不完全硬化状態の板状体１１に成形する成形工程と、（ｂ）研磨パッド１２を有する研磨装置で板状体１１の表面を研磨し、平坦化する研磨工程と、（ｃ）板状体１１を加熱装置１３で加熱し、硬化度を高める後硬化工程とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物を保持する保持穴を有する板状の被研磨物保持材を製造する方法であって、
硬化性樹脂を含む樹脂材を不完全硬化状態の板状体に成形する成形工程と、
前記板状体の表面を研磨し、平坦化する研磨工程と、
前記研磨工程を経た板状体の硬化度を高めて前記被研磨物保持材を得る後硬化工程と、を含むことを特徴とする被研磨物保持材の製造方法。
【請求項２】
前記硬化性樹脂として熱硬化性樹脂を用い、
前記成形工程において、前記硬化性樹脂が不完全硬化状態となる温度条件で前記樹脂材を加熱成形することを特徴とする請求項１に記載の被研磨物保持材の製造方法。
【請求項３】
前記後硬化工程において、前記板状体を、前記成形工程より高い温度条件で加熱することにより硬化度を高めることを特徴とする請求項２に記載の被研磨物保持材の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂材が、熱硬化性樹脂を基材に含浸させたプリプレグであることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の被研磨物保持材の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂材がフィラーを含み、
前記フィラーの種類および添加量を、前記板状体の耐摩耗性を向上させ得るように設定することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の被研磨物保持材の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂材がフィラーを含み、
前記フィラーの種類および添加量を、前記研磨工程における板状体の加工性を高め得るように設定することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の被研磨物保持材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハー、ハードディスク用アルミディスク、ガラスディスク、液晶表示用ガラス基板、セラミックス基板などの板状の被研磨物を平面研磨装置で研磨加工する際に、被研磨物の保持に使用される被研磨物保持材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ラップ盤などの平面研磨装置を使用して、半導体ウェハー等の被研磨物を研磨加工する場合には、該被研磨物の保持に、被研磨物保持材が使用される。
被研磨物保持材は、例えば、被研磨物を保持するための複数の保持穴が形成された板状物であり、平面研磨装置の駆動歯車若しくは駆動ピンとかみ合うギヤを外周に形成したものである。被研磨物保持材としては、樹脂製のものがある（特許文献１を参照）。
樹脂製の被研磨物保持材は、上記研磨加工により保持穴の周縁部付近が薄肉化すると、被研磨物の形状精度に悪影響が及ぶおそれがあるため、耐摩耗性が高い材料が用いられる。
【特許文献１】特開昭５８−１４３９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば半導体ウェハーなどの被研磨物では、厚さ精度が要求されるため、被研磨物保持材にも厳密な板厚精度が要求されることがある。このため、被研磨物の研磨加工に先だって、被研磨物保持材に表面研磨を施すことで平坦化し、この被研磨物保持材の板厚精度を高めることが行われている。
しかしながら、上述のように、被研磨物保持材には研磨されにくい、すなわち耐摩耗性を有する材料が用いられるため、この表面研磨に時間がかかり、生産効率が低くなるという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、生産効率を高めることができ、かつ耐摩耗性・耐久性にも優れた被研磨物保持材を製造する方法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】
【０００４】
本発明の被研磨物保持材の製造方法は、被研磨物を保持する保持穴を有する板状の被研磨物保持材を製造する方法であって、硬化性樹脂を含む樹脂材を不完全硬化状態の板状体に成形する成形工程と、前記板状体の表面を研磨し、平坦化する研磨工程と、前記研磨工程を経た板状体の硬化度を高めて前記被研磨物保持材を得る後硬化工程と、を含むことを特徴とする。
本発明では、前記硬化性樹脂として熱硬化性樹脂を用い、前記成形工程において、前記硬化性樹脂が不完全硬化状態となる温度条件で前記樹脂材を加熱成形するのが好ましい。
前記後硬化工程においては、前記板状体を、前記成形工程より高い温度条件で加熱することにより硬化度を高めることができる。
前記樹脂材としては、熱硬化性樹脂を基材に含浸させたプリプレグを使用できる。
本発明では、前記樹脂材にフィラーを添加でき、前記フィラーの種類および添加量を、前記板状体の耐摩耗性を向上させ得るように設定することができる。
本発明では、前記樹脂材にフィラーを添加でき、前記フィラーの種類および添加量を、前記研磨工程における板状体の加工性を高め得るように設定することができる。
前記成形工程では、前記樹脂材を不完全硬化状態にして、耐摩耗性が低い、すなわち加工性に優れる板状体に成形することができる。
前記後硬化工程では、前記板状体の硬化度を高めて、耐摩耗性に優れる前記被研磨物保持材を得ることができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、成形工程において、樹脂材を不完全硬化状態とし、耐摩耗性が低い、すなわち加工性に優れた板状体として研磨加工に供するので、研磨工程において板状体を効率よく加工することができ、生産効率を高めることができる。
さらに、後硬化工程において板状体の硬化度を高めることによって、耐摩耗性・耐久性に優れた被研磨物保持材が得られる。
従って、生産効率を高め、かつ耐摩耗性・耐久性に優れた被研磨物保持材が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の被研磨物保持材の製造方法の一例によって製造された被研磨物保持材を示す平面図である。
被研磨物保持材１は、板状に形成され、被研磨物２を保持するための１または複数の保持穴３を有する。被研磨物保持材１の外周縁には、平面研磨装置の駆動歯車若しくは駆動ピンにかみ合う駆動用ギヤ（図示略）を形成することができる。
【０００７】
被研磨物保持材１は、硬化性樹脂を含む樹脂材で形成されている。
硬化性樹脂としては、温度変化やエネルギー線照射によって硬化するものが使用できる。例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂が使用でき、具体的には、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが使用できる。
なかでも特に、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびジアリルフタレート樹脂等が好適である。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などを用いることができる。
【０００８】
樹脂材には、硬化剤として、ジシアンジアミド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等を添加することができる。
また、硬化促進剤として、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物；ベンジルジメチルアミン、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノールなどの３級アミン化合物を添加することもできる。
【０００９】
上記樹脂材としては、熱硬化性樹脂を基材に含浸させて得られたプリプレグを用いるのが好適である。
基材としては、例えばガラス繊布、ガラス不繊布等のガラス繊維基材；ガラス以外の無機化合物を成分とする無機繊維基材；芳香族ポリアミド樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、アラミド繊維、木綿、およびセルロース繊維等の有機繊維で構成される有機繊維基材等が挙げられる。これら基材の中でも強度、吸水率の点でガラス繊維基材が好ましい。
基材は、上記繊維からなる織布または不織布であってよい。
【００１０】
上記樹脂を基材に含浸させるには、例えば、樹脂を溶媒に溶解して樹脂ワニスを調製し、基材を樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーター装置により樹脂ワニスを基材に塗布する方法、樹脂ワニスをスプレー装置により基材に吹き付ける方法等が挙げられる。
溶媒としては、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
プリプレグにおける上記樹脂の含有量は、特に制限されず、要求される被研磨物保持材１の厚さによって適宜設定されるが、例えば３０〜７０質量％とすることができる。 
【００１１】
プリプレグは複数枚積層して積層板とすることもできる。積層板は、プリプレグを複数枚積層して加熱および加圧して一体化させることにより製造できる。
【００１２】
上記樹脂材には、フィラーを配合することができ、フィラーの種類および添加量を適宜選択することによって、耐摩耗性、加工性等を調節することができる。
フィラーとしては、例えばシリカ、水酸化アルミニウムなどが使用できる。
これらのうち、シリカ等の比較的硬いフィラーは耐摩耗性を高める作用があるため、被研磨物保持材１の耐久性を高めることができる。
その添加量は、硬化性樹脂およびフィラーの合計１００重量部（質量部）のうち、例えば０〜６０重量部とすることができる。添加量をこの範囲にすることによって、耐摩耗性・耐久性に優れた被研磨物保持材１が得られる。
【００１３】
水酸化アルミニウム等の比較的柔らかいフィラーは加工性を高める作用があるため、後述する研磨工程における板状体の研磨加工性を高めることができる。
その添加量は、硬化性樹脂およびフィラーの合計１００重量部（質量部）のうち、例えば０〜６０重量部とすることができる。添加量をこの範囲にすることによって、板状体の研磨加工性を良好にし、生産効率を高めることができる。
【００１４】
被研磨物保持材としての使用条件、後述の研磨工程における加工条件などに応じて、シリカ等の比較的硬いフィラーと、水酸化アルミニウム等の比較的柔らかいフィラーのいずれか一方または両方を、添加量を調節して使用することで、研磨工程における加工性および後硬化工程後の耐摩耗性・耐久性を良好にできる。
【００１５】
被研磨物２としては、半導体ウェハー、ハードディスク用アルミディスク、ガラスディスク、液晶表示用ガラス基板、セラミックス基板等を挙げることができる。
保持穴３は、被研磨物２の寸法に合わせて形成することができる。図示例の保持穴３は、円形の被研磨物２の外径よりやや大きい内径を有する円形とされている。
【００１６】
次に、本発明の被研磨物保持材の製造方法の一例を説明する。
（１）成形工程
図２は、本発明の被研磨物保持材の製造方法の一例を模式的に説明する工程図である。
この工程においては、図２（ａ）に示すように、上記樹脂材を不完全硬化状態の板状に成形し、板状体１１を得る。
以下、上記プリプレグを用いる場合を例として説明する。
硬化性樹脂を溶媒に溶解して樹脂ワニスを調製し、ガラス繊維などからなる基材に硬化性樹脂を含浸させ、乾燥させてプリプレグを得る。このプリプレグを、加熱などにより不完全硬化状態の板状体とする。
例えば、プリプレグを複数枚積層して加熱加圧成形することによって、積層板（板状体）とすることができる。加熱加圧成形の温度は、例えば１５０〜２５０℃とすることができる。
この成形時には、硬化性樹脂が不完全硬化状態となるように温度、圧力等の条件を設定する。
「不完全硬化状態」とは、後述する後硬化工程を経た状態（完全硬化状態）よりは低いが、研磨工程において研磨加工が可能となる程度の耐摩耗性を有する状態である。耐摩耗性の指標としては、バーコール硬度（例えばＪＩＳ  Ｋ７０６０参照）、ロックウェル硬度（例えばＪＩＳ  Ｋ７２０２参照）などが一般に用いられているが、その他に、ＣＭＰ装置による研磨量、すなわちＣＭＰ研磨による板厚変動等が有効である。
【００１７】
（２）研磨工程
成形工程で得られた不完全硬化状態の板状体の表面を、汎用の平面研磨装置を用いて研磨し、平坦化する。研磨装置は、両面研磨装置でもよいし、片面研磨装置でもよい。
例えば、図２（ｂ）に示すように、板状体１１の両面に配置した研磨パッド１２、１２を有する両面研磨装置を用いて、板状体１１の表面を研磨して平坦化する。
板状体は不完全硬化状態にあるため研磨加工が容易であり、効率よく表面を平坦化でき、かつ効率的に板厚精度も高めることができる。
【００１８】
（３）後硬化工程
この工程においては、加熱などによって、不完全硬化状態にある板状体の硬化度を高め、耐摩耗性・耐久性を高める。
例えば、図２（ｃ）に示すように、加熱装置１３を用いて、板状体１１を成形工程より高い温度条件で加熱することによって硬化度を高めることができる。加熱方式としては、プレス方式、ベルト方式等が採用できる。
硬化度の指標としては、バーコール硬度、ロックウェル硬度などが一般に用いられているが、その他に、ＣＭＰ装置による研磨量、すなわちＣＭＰ研磨による板厚変動等が有効である。研磨量を指標として用いる場合には、例えばこの値が上記不完全硬化状態より小さい値となるように加熱時の温度を設定することができる。
この工程によって硬化性樹脂を完全硬化状態またはそれに近い状態とすることができる。
以上の工程を経て、図１に示す被研磨物保持材１が得られる。
【００１９】
保持穴３の形成は、成形工程後、研磨工程前であってもよいし、研磨工程後、後硬化工程前であってもよい。また、本発明では、後硬化工程後に保持穴を形成することもできる。
【００２０】
上記製造方法によれば、成形工程において板状体を不完全硬化状態とし、この不完全硬化状態の板状体を研磨加工に供するので、研磨工程において板状体を効率よく加工することができ、生産効率を高めることができる。
さらに、後硬化工程において板状体の硬化度を高めることによって、耐摩耗性・耐久性に優れた被研磨物保持材１が得られる。
従って、生産効率を高め、かつ耐摩耗性・耐久性に優れた被研磨物保持材１が得られる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実験例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（試験１）
（実験例１）
（１）樹脂ワニスの調製
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、大日本インキ化学工業社製エピクロン８５０）１００．０重量部（質量部）、ジシアンジアミド３．６重量部および２−メチルイミダゾール０．１重量部にジメチルホルムアミドを加え、不揮発分濃度５５重量％となるように樹脂ワニスを調製した。
（２）プリプレグの製造
上記樹脂ワニスを、ガラス繊布（厚さ０．１８ｍｍ、日東紡績（株）製）１００重量部に対して、固形分で８０重量部含浸させて、１５０℃の乾燥炉で５分間乾燥させ、樹脂含有量４４．４重量％のプリプレグを作製した。
（３）積層板の製造（成形工程）
上記プリプレグを４枚重ね、最上面および最下面に厚さ３５μｍの離型紙を重ねて、圧力４ＭＰａ、設定温度２００℃で１２０分間加熱加圧成形を行い、厚さ０．８ｍｍのガラス織布基材エポキシ樹脂積層板を得た。この積層板の成形時の実測最高温度は１７０℃であった。
【００２２】
（実験例２）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、大日本インキ化学工業社製エピクロン８５０）１００．０重量部、ジシアンジアミド３．６重量部、２−メチルイミダゾール０．１重量部および水酸化アルミニウム６６．７重量部にジメチルホルムアミドを加え、不揮発分濃度５５重量％となるように樹脂ワニスを調製した。得られた樹脂ワニスを用い、実験例１と同様にしてプリプレグを製造し、積層板を製造した。
（実験例３）
実験例２で用いた樹脂ワニス中の水酸化アルミニウム６６．７重量部に代えて、水酸化アルミニウム３３．３重量部およびシリカ３３．４重量部を用いた以外は実験例２と同様にして樹脂ワニスを調製し、プリプレグの製造および積層板の製造を行った。
（実験例４）
実験例２で用いた樹脂ワニス中の水酸化アルミニウム６６．７重量部に代えて、水酸化アルミニウム１６．７重量部およびシリカ５０．０重量部を用いた以外は実験例２と同様にして樹脂ワニスを調製し、プリプレグの製造および積層板の製造を行った。
（実験例５）
実験例２で用いた樹脂ワニス中の水酸化アルミニウム６６．７重量部に代えて、シリカ６６．７重量部を用いた以外は実験例２と同様にして樹脂ワニスを調製し、プリプレグの製造および積層板の製造を行った。
【００２３】
（実験例６）
実験例２と同様にして樹脂ワニスを調製し、プリプレグを製造した。
上記プリプレグを４枚重ね、最上面および最下面に厚さ３５μｍの離型紙を重ねて、圧力４ＭＰａ、設定温度１９０℃で１２０分間加熱加圧成形を行い、厚さ０．８ｍｍのガラス織布基材エポキシ樹脂積層板を得た。この積層板の成形時の実測最高温度は１６０℃であった。
（実験例７）
実験例３で得られたプリプレグを用い、実験例６と同様の条件で積層板を製造した。
（実験例８）
実験例４で得られたプリプレグを用い、実験例６と同様の条件で積層板を製造した。
（実験例９）
実験例５で得られたプリプレグを用い、実験例６と同様の条件で積層板を製造した。
【００２４】
（実験例１０）
実験例６で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
（実験例１１）
実験例７で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
（実験例１２）
実験例８で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
（実験例１３）
実験例９で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
【００２５】
（実験例１４）
実験例２と同様にして樹脂ワニスを調製し、プリプレグを製造した。
上記プリプレグを４枚重ね、最上面および最下面に厚さ３５μｍの離型紙を重ねて、圧力４ＭＰａ、温度１８０℃で１２０分間加熱加圧成形を行い、厚さ０．８ｍｍの積層板を得た。この積層板の成形時の実測最高温度は１５０℃であった。
（実験例１５）
実験例３で得られたプリプレグを用い、実験例１４と同様の条件で積層板を製造した。
（実験例１６）
実験例４で得られたプリプレグを用い、実験例１４と同様の条件で積層板を製造した。
（実験例１７）
実験例５で得られたプリプレグを用い、実験例１４と同様の条件で積層板を製造した。
【００２６】
（実験例１８）
実験例１４で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
（実験例１９）
実験例１５で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
（実験例２０）
実験例１６で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
（実験例２１）
実験例１７で得られた積層板に、１８５℃の乾燥機中で１時間加熱処理（アフターベーキング）を施した（後硬化工程）。
【００２７】
（研磨量の評価）
実験例１〜２１で得られた積層板を、外径２００ｍｍの円形に加工し、評価用サンプルとした。この評価用サンプルに、両面研磨装置を用いて研磨加工を施した（研磨工程）。
研磨量の評価における実験条件は次の通りである。
ＣＭＰ研磨装置：ＳＴＲＡＳＢＡＵＧＨ社製  Ｍｏｄｅｌ  ６ＥＣ、
Ｄｏｗｎ  Ｆｏｒｃｅ：１０ＰＳｉ、
Ｔａｂｌｅ回転数：４０ｒｐｍ、
Ｃｈａｃｋ回転数：４０ｒｐｍ、
Ｓｌｕｒｒｙ：ＮＡＬＣＯ２３７１  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｌｕｒｒｙ  １５０ｍｌ／ｍｉｎ、
Ｔｉｍｅ：９００ｓｅｃｓ。
【００２８】
評価用サンプルの特定の位置にマーキングしておき、研磨前と、上記条件で１０サイクル研磨した後における板厚をマイクロメータにて測定し、その差を研磨量とした。測定は、評価用サンプル２枚につきそれぞれ中央部１箇所、外周部４箇所で行い、これら合計１０回の測定の平均値を算出した。
耐摩耗性・耐久性の指標として、次の式に従って、キャリアライフ値を算出した。
キャリアライフ値＝（実験例１の研磨量／各実験例の研磨量）×１００
これらの結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１より、実験例１０〜１３で得られた積層板は、後硬化工程（アフターベーキング）を経ていない実験例６〜９の積層板に比べて研磨量が少ないため、キャリアライフ値が高かった。同様に、実験例１８〜２１で得られた積層板は、それぞれ実験例１４〜１７の積層板に比べてキャリアライフ値が高かった。このことから、後硬化工程を経ることによって、耐摩耗性・耐久性に優れた被研磨物保持材が得られることがわかる。
また、後硬化工程を経ていない実験例６〜９、１４〜１７は研磨量が多いことから、研磨工程において効率の高い研磨加工が可能となることがわかる。
これらより、研磨工程、後硬化工程を経ることで、生産効率を高めるとともに、耐摩耗性・耐久性に優れた被研磨物保持材が得られることがわかる。
【００３１】
フィラーの種類および添加量については、次の考察が可能である。
実験例１〜５の結果より、水酸化アルミニウムの添加量が多くシリカの添加量が少ない場合は無添加の場合より研磨量が多くなった。
このことから、水酸化アルミニウムを多く添加することによって、研磨工程における加工性を高めることができることがわかる。
また、実験例１０〜１３、１８〜２１の結果より、シリカの添加量が多く、水酸化アルミニウムの添加量が少ない場合は、後硬化工程後の積層板の耐摩耗性を高めることができることがわかる。
【００３２】
成形工程における温度条件については、次の考察が可能である。
実験例２〜５、６〜９、１４〜１７の結果より、成形工程における加熱温度が低いほど研磨工程における加工性が高くなった。
また、実験例１０〜１３、１８〜２１の結果より、成形工程における加熱温度が高いほど後硬化工程後の被研磨物保持材の耐摩耗性が高くなった。
このことから、成形工程における加熱温度が、生産効率および被研磨物保持材の耐摩耗性・耐久性に影響を与え得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の被研磨物保持材の製造方法の一例によって製造された被研磨物保持材を示す平面図である。
【図２】本発明の被研磨物保持材の製造方法の一例を説明する工程図である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・被研磨物保持材、２・・・被研磨物、３・・・保持穴、１１・・・板状体、１３・・・加熱装置。
【図１】
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【図２】
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