JP2000158336A - 被研磨物保持材 - Google Patents
被研磨物保持材Info
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Abstract
材を提供する。被研磨物保持材の使用寿命も長くする。 【解決手段】熱硬化性樹脂を含浸したシート状繊維基材
の層を加熱加圧成形して被研磨物保持材とする。その中
間層を構成するシート状繊維基材をアラミド繊維基材と
し、表面層を構成するシート状繊維基材をポリエステル
繊維基材とする。
Description
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
に関する。
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。
硬化性樹脂積層板が用いられている。例えば、熱硬化性
樹脂を含浸乾燥したガラス繊維基材の層を表面層とし、
熱硬化性樹脂を含浸したポリエステル繊維基材の層を中
間層として、これらを加熱加圧成形により一体化したも
のである(特開平6−304859号公報)。中間層に
ポリエステル繊維基材を用いているのは、中間層を軟質
にするためである。被研磨物保持用の貫通穴に嵌め込ん
だ被研磨物の外周面は、研磨作業中、前記貫通穴壁面の
厚さ方向中央に最もよく当接する。前記公報に開示され
た技術は、被研磨物の外周面が最もよく当接する中間層
を軟質にしておくことによって、被研磨物の外周面にス
クラッチ(掻き傷)が付きにくいようにしている。
は、貫通穴壁面の厚さ方向中央がポリエステル繊維基材
で構成され軟質になっている。このことは、被研磨物の
外周面にスクラッチが付きにくいという効果を発揮する
一方で、貫通穴壁面が早く摩耗するということも意味す
る。貫通穴壁面の摩耗によって貫通穴径が大きくなる
と、研磨作業中に被研磨物が貫通穴内で大きく動き貫通
穴壁面に衝突して、ますます貫通穴壁面を摩耗させる。
貫通穴壁面が摩耗してくると、表面層を構成しているガ
ラス繊維基材のガラス繊維が毛羽立ってくるので被研磨
物の外周面にスクラッチを付けたり、折れたガラス繊維
が被研磨物の研磨面にスクラッチを付けるという心配が
ある。ガラス繊維の毛羽立ちは、被研磨物保持材の周囲
に形成した歯部においても同様に発生し、被研磨物保持
材の使用寿命は、むしろ歯部の摩耗の程度によって決ま
ってくる。結局、上記公報に開示された技術は、被研磨
物保持材の使用開始初期の段階では、被研磨物の外周面
にスクラッチが付くのを防止するために有効であるが、
被研磨物保持材の使用寿命が短いという問題がある。本
発明が解決しようとする課題は、被研磨物にスクラッチ
が付きにくい被研磨物保持材を提供することであり、被
研磨物保持材の使用寿命を長くすることである。
に、本発明に係る被研磨物保持材は、熱硬化性樹脂を含
浸したシート状繊維基材の層を加熱加圧成形してなる。
その中間層を構成するシート状繊維基材がアラミド繊維
基材であり、表面層を構成するシート状繊維基材がポリ
エステル繊維基材であることを特徴とする。
磨物保持材が、被研磨物の外周面にスクラッチが付くの
を抑制する理由は、以下のように考えられる。すなわ
ち、アラミド繊維は、一般の繊維より引張り強度が極め
て高い有機繊維であるものの、ガラス繊維など無機繊維
と比較すると硬度が軟らかいために被研磨物にスクラッ
チが付きにくいのである。本発明者らが検討した結果、
アラミド繊維基材を中間層に使用するとスクラッチが全
く付かないわけではないが、ガラス繊維などの無機繊維
基材を使用した場合よりもスクラッチの深さが浅く、不
良になるような深さのスクラッチが皆無若しくは激減す
ることが判明した。アラミド繊維は強度が大きいので、
被研磨物保持材の貫通穴壁厚さ方向中央の摩耗を抑制す
る。また、被研磨物保持材の周囲に形成した駆動用のギ
ア部には厚さ方向中央部に最も大きな力がかかるが、こ
の部分がアラミド繊維基材で構成されているので、ギア
部の摩耗も抑制することができる。これらのことから、
被研磨物保持材の使用寿命を延ばすことができるわけで
ある。被研磨物保持材の表面層を構成しているポリエス
テル繊維基材は軟質であるので、これが毛羽立ってきて
も、被研磨物の研磨面にスクラッチを付ける心配もな
い。
磨物保持材は、熱硬化性樹脂を含浸したアラミド繊維基
材の層を中間層にし、熱硬化性樹脂を含浸したポリエス
テル繊維基材の層を表面層にして、加熱加圧成形してな
るものである。アラミド繊維基材を構成するアラミド繊
維には、パラ系とメタ系があるが、パラ系を主成分とし
たアラミド繊維基材が好ましい。ここでパラ系アラミド
繊維が好ましい理由は、パラ系アラミド繊維はメタ系ア
ラミド繊維より繊維自体の引張り強度など力学的物性値
が高く、被研磨物保持材の摩耗を抑制してその寿命をよ
り延ばせるからである。また、パラ系アラミド繊維は、
メタ系アラミド繊維より吸湿性も小さいので、水分のあ
る研磨環境に好適である。パラ系アラミド繊維として
は、ポリp−フェニレンテレフタラミド繊維とポリp−
フェニレンジフェニールエーテルテレフタラミド繊維が
一般的である。アラミド繊維基材は織布と不織布のいず
れでもよい。ポリエステル繊維基材も織布と不織布のい
ずれでもよい。
は特に限定するものではなく、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る。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
磨時にアラミド繊維基材やポリエステル繊維基材と樹脂
の界面剥離が発生しやすかったり、樹脂自体の破壊・摩
耗が起こりやすいということが分かった。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。さらに、エポキシ樹脂の脆さを低減する
ために、ゴム成分などの可撓化成分を加え、変性したエ
ポキシ樹脂も好ましいものである。
含浸乾燥したアラミド繊維基材の層を中間層にし、熱硬
化性樹脂を含浸乾燥したポリエステル繊維基材の層を表
面層にして、これら全体を離型フィルムで被覆して鏡面
板に挟みこみ、プレス熱盤間で加熱加圧成形する。シリ
コンウエハ,ハードディスクなど被研磨物の種類や研磨
条件により、各シート状繊維基材の使用枚数を変える。
した。 (アラミド繊維基材1)パラ系ア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」)とメタ系アラミド繊維チョップ(繊維径:
3デニール,繊維長:6mm,軟化温度280℃,帝人製
「コーネックス」,未延伸)を混抄し、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重量60g/m2の不織布とした。
パラ系アラミド繊維/メタ系アラミド繊維/樹脂バイン
ダの配合重量比は、85/5/10である。さらに、こ
の不織布を一対の熱ロール間に通すことにより加熱圧縮
し、メタ系アラミド繊維をパラ系アラミド繊維に熱融着
した不織布である。前記パラ系アラミド繊維は、具体的
には、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である。 (アラミド繊維基材2)アラミド繊維としてメタ系アラ
ミド繊維チョップ(繊維径:3デニール,繊維長:6m
m,軟化温度280℃,帝人製「コーネックス」,未延
伸)だけを使用し、アラミド繊維基材1と同様に製造し
た不織布である。 (アラミド繊維基材3)厚さ0.11mm,単位重量61
g/m2の平織りの織布である(デュポン製「K12
0」)。アラミド繊維はパラ系でポリp−フェニレンテ
レフタラミド繊維である。
を準備した。 (ポリエステル繊維基材1)織密度たて48本/よこ4
8本、単位重量130g/m2の織布である(旭化成製
「BKEポプリン」)。 (ポリエステル繊維基材2)単位重量70g/m2の不織
布である(日本バイリーン製「EPM−4070T
E」)。
/m2のガラス繊維織布である(旭シュエーベル製「GC
−216」)。
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(A)を
準備した。また、ワニス(A)にダイマ酸変性エポキシ
樹脂を樹脂固形重量比でビスフェノールA型エポキシ樹
脂/ダイマ酸変性エポキシ樹脂=80/20になるよう
に配合したワニス(B)を準備した。これは可撓性エポ
キシ樹脂である。上記の各繊維基材に、表1に示す組合
せでワニス(A)(B)を含浸乾燥してプリプレグとし
た。各プリプレグは、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。
1を各1枚重ね、これらプリプレグの層の両表面に離型
フィルム(50μm厚のポリプロピレンフィルム)を配
置しこれを鏡面板に挟み込み、クラフト紙層からなる厚
さ10mmのクッション材を介してプレス熱盤間で加熱加
圧成形し、厚さ0.5mmの積層板を得た。上記積層板を
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。この実施例は、以下に述べる実施例
3(中間層にメタ系アラミド繊維不織布基材を使用)よ
り吸湿が少なく被研磨物保持材の膨潤が抑えられるの
で、使用中の寸法変化が小さい。研磨剤は水と一緒に存
在しているので、保持材の吸湿が少ないことは好ましい
ことである。
し、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨
物保持材を得た。この実施例は、厚さ方向端面が軟質に
なる。従って、被研磨物保持用貫通穴の壁面に当接する
被研磨物周面にスクラッチがより付きにくい。硬質の金
属製駆動ギアと噛み合う被研磨物保持材周囲のギア部
も、強度の大きいアラミド繊維基材に保持された可撓性
樹脂であるので耐摩耗性が実施例1より向上する。
し、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨
物保持材を得た。
し、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨
物保持材を得た。
し、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨
物保持材を得た。
を各1枚重ね、これらプリプレグの層の両表面に離型フ
ィルム(50μm厚のポリプロピレンフィルム)を配置
しこれを鏡面板に挟み込み、クラフト紙層からなる厚さ
10mmのクッション材を介してプレス熱盤間で加熱加圧
成形し、厚さ0.5mmの積層板を得た。以下、実施例1
と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を得た。
し、そのほかは従来1と同様に厚さ0.5mmの被研磨物
保持材を得た。
を使用して研磨作業を行なった。被研磨物は3.5イン
チアルミハードディスクである。被研磨物の外周面並び
に研磨面のスクラッチ有無、クラッシュ発生の有無及び
被研磨物保持材の使用寿命を評価した結果を表2に示
す。クラッシュとは、被研磨物保持材の周囲に形成した
ギア部が引裂かれる破壊現象である。被研磨物保持材の
最も破壊が著しい箇所は、被研磨物保持材(円板)の周
囲に形成したギア部分であり、クラッシュが発生するの
は、研磨時に被研磨物保持材の平面に対して垂直方向に
引裂き荷重が加わるからである。通常、ハードディスク
などの研磨においては、周囲にギアを形成した被研磨物
保持材をインターナルギアと太陽ギアを有した研磨装置
に数枚装着し、さらに、被研磨物保持材の貫通穴に被研
磨物を嵌め込み、遊星運動をさせて回転研磨する。被研
磨物保持材の厚さは被研磨物の厚さより薄いので、研磨
時の被研磨物保持材には垂直方向の圧力がほとんどかか
らない。このため、被研磨物保持材のギア部分にかかっ
た回転方向の力は被研磨物保持材の垂直方向に逃げるよ
うに働き、ギアの隣合う歯と歯の間が引裂かれる破壊を
起こしやすいのである。表2において、被研磨物のスク
ラッチ発生の有無は、上記ハードディスク4000個の
研磨におけるスクラッチ不良率を求めた。また、クラッ
シュの発生の有無は、200バッチの研磨作業(1バッ
チで20個のハードディスクを研磨)において、その発
生回数を調査した。被研磨物保持材の使用寿命は、ギア
部の磨耗レベルで判断し使用可能なバッチ数を調査し
た。
指数(指数が大きいほど、使用寿命が長い)。
被研磨物保持材は摩耗が抑制され使用寿命が延びる。か
つ、本発明に係る被研磨物保持材を使用することによ
り、被研磨物に付くスクラッチが低減され、また、クラ
ッシュの発生も減る。これらによって、被研磨物の生産
歩留まり向上を図れ、大幅なコスト低減が可能となる。
Claims (4)
- 【請求項1】熱硬化性樹脂を含浸したシート状繊維基材
の層を加熱加圧成形してなり、中間層を構成するシート
状繊維基材がアラミド繊維基材であり、表面層を構成す
るシート状繊維基材がポリエステル繊維基材であること
を特徴とする被研磨物保持材。 - 【請求項2】アラミド繊維基材がパラ系アラミド繊維を
主成分とする基材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。 - 【請求項3】熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請求項
1又は2記載の被研磨物保持材。 - 【請求項4】少なくとも中間層のエポキシ樹脂が可撓性
エポキシ樹脂である請求項3記載の被研磨物保持材。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-11-25 JP JP33387998A patent/JP3539244B2/ja not_active Expired - Fee Related
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