JP2001038609A

JP2001038609A - 被研磨物保持用のキャリア材

Info

Publication number: JP2001038609A
Application number: JP21862299A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tsunoda; 角田　　敦; Tsutomu Yamamoto; 勉山本; Kazuhiko Kosuge; 一彦小菅; Makoto Sasaki; 誠佐々木
Original assignee: Du Pont Toray Co Ltd; Nissei Co Ltd
Current assignee: Du Pont Toray Co Ltd; Nissei Co Ltd
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂シートを基材としながら耐摩耗
性に優れ、かつ大型化してもそり・ねじれを発生しない
被研磨物保持用のキャリア材を提供する。【解決手段】複数枚の繊維強化樹脂シートの積層体か
らなり、該積層体の少なくとも最外層を、アラミド繊
維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維の短繊維
をランダムに分散させて形成した基材紙に熱硬化性樹脂
を含浸させた繊維強化樹脂シートで構成したキャリア材
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェハー、液
晶ディスプレイガラス、ハードディスク等のディスク状
のワークを平面研磨機で研磨する際に、そのワーク（被
研磨物）の保持手段として使用するキャリア材に関し、
さらに詳しくは、耐摩耗性に優れ、しかも大型化（大面
積化）しても「そり」や「ねじれ」を生じない被研磨物
保持用のキャリア材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハー等の被研磨物を平
面研磨機で研磨加工する際に、その被研磨物を保持する
ために使用するキャリア材には、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
がわかるようになってから、炭素繊維やガラス繊維の繊
維強化樹脂シート材が広く使用されるようになってき
た。

【０００３】しかし、炭素繊維やガラス繊維は、耐摩耗
性が低いという欠点があるため、この炭素繊維やガラス
繊維の繊維強化樹脂シート材からなるキャリヤ材は頻繁
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。

【０００４】また、近年では生産性向上のためにキャリ
ア材の大型化（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繊維強化樹脂シ
ート材のキャリア材は、そりやねじれを生ずる傾向があ
り、そのようにそり・ねじれをもつキャリアに被研磨物
を保持して研磨加工をすると、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不良品を発生する等の
問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、繊維
強化樹脂シートを使用するものでありながら耐摩耗性に
優れ、かつ大型化してもそり・ねじれを発生しない被研
磨物保持用のキャリア材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の被研磨物保持用のキャリア材は、複数枚の繊維強化
樹脂シートの積層体からなり、該積層体の少なくとも最
外層の繊維強化樹脂シートとして、アラミド繊維、ＰＢ
Ｏ繊維（「ＰＢＯ」は、ポリ−Ｐ−フェニレンベンズビ
スオキサゾールの略称である）又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基材紙に熱
硬化性樹脂を含浸させたシートを配置したことを特徴と
するものである。

【０００７】本発明のキャリア材は、最外層に炭素繊維
やガラス繊維に比べて耐摩耗性に優れたアラミド繊維、
ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維を使った繊維
強化樹脂シートを配置しているので、キャリヤ材の交換
周期が延長可能になり、平面研磨機の稼働率の向上させ
ることができる。

【０００８】また、上記繊維強化樹脂シートは、アラミ
ド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維の短
繊維をランダムに分散させた紙を基材としているので方
向性を持たず、面方向の全ゆる方向に対し強度や剛性が
均一な全方向性であるため、キャリア材を大型化しても
「そり」や「ねじれ」を発生することがない。したがっ
て、研磨加工中にキャリアから被研磨物が外れるような
ことがなく、平面研磨機の稼働率を向上する。

【０００９】また、キャリア材が非金属製の繊維強化樹
脂シートから構成されているので、金属成分の流出によ
り半導体等の性能を悪化させるということもない。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のキャリア材は、複数枚の
繊維強化樹脂シートの積層体から構成されている。しか
も、積層体を構成する繊維強化樹脂シートのうち、少な
くとも最外層の繊維強化樹脂シートを、アラミド繊維、
ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維の短繊維をラ
ンダムに分散させて紙を基材とし、この基材紙に熱硬化
性樹脂を含浸させて構成している。

【００１１】アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、全芳香族ポリ
エステル繊維は、炭素繊維やガラス繊維に比べて耐摩耗
性が優れているため、このアラミド繊維、ＰＢＯ繊維又
は全芳香族ポリエステル繊維を補強繊維とする繊維強化
樹脂シートをキャリア材の最外層両面に配置することに
より、キャリア材の耐摩耗性を向上させることができ
る。また、耐摩耗性の向上により研磨加工時のキャリア
材の交換周期も延長可能になり、平面研磨機の稼働率を
向上させることができる。

【００１２】本発明のキャリア材は、アラミド繊維、Ｐ
ＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維を短繊維状に
し、この短繊維をランダムに分散させた紙を基材として
いる。この基材紙は短繊維のランダムな分散によって構
成されているため、方向性を持たず、全方向にぼぼ等し
い強度や剛性を備えた特性を具備することになる。した
がって、この基材紙から形成された繊維強化樹脂シート
は「そり」や「ねじれ」を生ずることがないので、優れ
た平坦性（平面性）をもったキャリア材にすることがで
きる。また、キャリア材が優れた平坦性を有することに
より、被研磨物を保持しながら研磨加工に供されると
き、研磨加工中に被研磨物がキャリアから外れてしまう
現象もなくなる。

【００１３】本発明のキャリア材に使用するアラミド繊
維、ＰＢＯ繊維、全芳香族ポリエステル繊維の短繊維の
長さとしては、０．１〜１０ｍｍが好ましく、さらに好
ましくは０．１〜５ｍｍにするのがよい。０．１ｍｍよ
りも短くすると、繊維強化樹脂シートに対する補強効果
が不十分になる。また、１０ｍｍよりも長くなると、紙
に杪紙するときの分散性が低下するため等方性特性も低
下し、キャリア材を大型化したときの「そり」や「ねじ
れ」に対する抑制作用が低下する。

【００１４】補強繊維はアラミド繊維、ＰＢＯ繊維、全
芳香族ポリエステル繊維から選択的に使用されるが、な
かでも特にアラミド繊維が好ましい。さらに好ましく
は、アラミド繊維のなかでも、ポリパラフェニレンテレ
フタルアミド繊維（以下、パラ系アラミド繊維と称す
る）であって、引張強度が１５ｇ／ｄ以上、結晶サイズ
（１１０方向）が３０〜５５オングストローム、かつ紡
糸後において水分率が６％以下に乾燥される履歴を持た
ないパラ系アラミド繊維がよい。このような特性を有す
るパラ系アラミド繊維は熱硬化性樹脂の吸着性に優れ、
良好な接着性を示すため、基材紙にして熱硬化性樹脂を
含浸させて繊維強化樹脂シートに加工したとき強度を向
上し、キャリア材としての耐久性を向上することができ
る。

【００１５】上記のような特性を有するパラ系アラミド
繊維は、固有粘度ηinh が５以上のポリパラフェニレン
テレフタルアミドと濃硫酸から光学異方性ドープをつく
り、そのドープを紡糸口金から一旦空気中に紡出し、直
ちに水中に導いて凝固させ、ネルソンローラに導いて水
酸化ナトリウム水溶液で中和処理し、水洗工程を経てホ
ットローラにより僅かに乾燥し、フィラメントとしてボ
ビンに巻き取る工程を連続的に通過させて得られる。次
いで、巻き取ったパラ系アラミド繊維は、直ちに乾燥し
ないように樹脂フィルム等で包装し、短繊維化して杪紙
し、熱硬化性樹脂を含浸させるまで水分率６％以下にな
る履歴を与えないようにする。

【００１６】アラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポ
リエステル繊維からなる基材紙に含浸させる熱硬化性樹
脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミ
ド樹脂又はビスマレイミド樹脂が好ましい。これらのな
かでも特にエポキシ樹脂が好ましい。

【００１７】上述したように、本発明のキャリア材は、
アラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊
維の短繊維をランダム分散させて形成した紙を基材と
し、その基材紙に熱硬化性樹脂を含浸させて繊維強化樹
脂シートにし、この繊維強化樹脂シートを少なくとも積
層体の最外層両面に配置するようにしたことが重要であ
る。

【００１８】このようなアラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は
全芳香族ポリエステル繊維からなる繊維強化樹脂シート
は、積層体を構成する繊維強化樹脂シートの全層に配置
してもよく、、或いは最外層だけに配置し、内層（中間
層）には別の繊維強化樹脂シートを挿入するようにして
もよい。

【００１９】別の繊維強化樹脂シートとしては、炭素繊
維、ガラス繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香
族ポリエステル繊維からなる長繊維を平行に引き揃えた
一方向性プリプレグ、或いは同じく炭素繊維、ガラス繊
維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステ
ル繊維からなる長繊維を経糸と緯糸にした織物プリプレ
グが好ましい。これらの一方向性プリプレグや織物プリ
プレグは、高い剛性を有するので、特にキャリア材を大
型化（大面積化）する場合に、キャリア材の形状保持を
有利にし、かつ平面研磨機の太陽歯車や内歯歯車からの
負荷に対して高い耐久性を示すことができる。

【００２０】一方向性プリプレグを中間層に配置する場
合には、複数枚を積層状態にするとき層間において長繊
維が互いに交差するように配置することが好ましい。ま
た、層間における長繊維の交差角は、積層全体でそれぞ
れ互いに等角度になるようにするとよい。このようにそ
れぞれ等角度にすることにより、キャリア材の等方性を
向上し、そりやねじれの防止に有利にすることができ
る。

【００２１】上記は一方向性プリプレグを中間層に積層
する場合であるが、織物プリプレグを複数層に積層する
場合も、同様に各層間で長繊維のなす交差角を互いに等
しくなるようにすることが好ましい。

【００２２】図１及び図２は、本発明のキャリア材から
切り出したキャリアを例示したものである。

【００２３】キャリア材は、一般に平面の大きさが１０
０×１００ｃｍであり、厚さが０．７ｍｍ前後になるよ
うに形成されている。このような広面積のキャリア材か
ら、用途に応じて色々な大きさのキャリヤが切り出され
る。

【００２４】図１及び図２に示すように、キャリア１は
円形で、かつ外周に歯２を有するように歯車状に形成さ
れ、かつ内側には被研磨物を保持するための保持穴３を
設けている。保持穴３の数は特に限定されず、用途や目
的に応じて図示の例のような３個であっても、４個又は
それ以上であってもよい。

【００２５】本発明のキャリア材から切り出されたキャ
リア１は、複数枚の繊維強化樹脂シート５を積層した積
層体からなる。この積層体の少なくとも最外層（上下両
面）に位置する繊維強化樹脂シート５は、アラミド繊
維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維の短繊維
をランダムに分散させた基材紙に熱硬化性樹脂を含浸さ
せて構成されている。内側の中間層は、同じ繊維強化樹
脂シートで構成されていてもよく、或いは別の構造から
なる繊維強化樹脂シートを配置するようにしてもよい。

【００２６】図３及び図４は、上記キャリア１の保持穴
３に半導体ウェハー等の被研磨物６を保持した状態にし
て、その被研磨物６の研磨加工のためにキャリア１を装
着した平面研磨機を示している。

【００２７】平面研磨機は上下に回転盤１０，１１を配
置し、その回転盤１０，１１の内面にそれぞれ研磨布１
２，１３を貼り付けている。また、研磨布１２，１３に
は、不図示のノズルから研磨剤が供給されるようになっ
ている。さらに下側の回転盤１１には、内面中心部に太
陽歯車１４が設けられ、さらに外周部外側にリング１６
によって固定された内歯歯車１５が設けられている。キ
ャリア１は、太陽歯車１４と内歯歯車１５とに同時に噛
み合うように装着され、太陽歯車１４の回転駆動により
自転と共に太陽歯車１４の周りを公転するようになって
いる。

【００２８】上記平面研磨機により被研磨物６の両面を
研磨加工するときは、まず上側の回転盤１０を上昇させ
たのち、キャリア１の保持穴３に被研磨物６を嵌め込
む。次いで、鎖線で示すように回転盤１０を下降させ、
内面の研磨布１２を被研磨物６の上面に接触させた状態
にする。そして、不図示のノズルから研磨剤を吐出しな
がら太陽歯車１４を回転させると共に、回転盤１０，１
１を互いに反対方向に回転させると、キャリア１に保持
された被研磨物６の両面が研磨される。

【００２９】本発明のキャリア材から加工したキャリア
は、上記のように最外層に炭素繊維やガラス繊維に比べ
て耐摩耗性に優れたアラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳
香族ポリエステル繊維を使用した繊維強化樹脂シートを
配置しているため、キャリヤ材の耐摩耗性が向上し、そ
の交換周期を延長することができる。また、アラミド繊
維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維の短繊維
をランダムに分散させて繊維強化樹脂シートを構成して
いるので、その短繊維のランダムな配置によってキャリ
ア材は方向性を持たない全方向性になっているため、キ
ャリア材を大面積化しても「そり」や「ねじれ」を発生
することがない。したがって、平面研磨機の稼働率を低
下させずに運転することができる。

【００３０】

【発明の効果】上述したように本発明のキャリア材は、
最外層に耐摩耗性に優れたアラミド繊維、ＰＢＯ繊維又
は全芳香族ポリエステル繊維からなる繊維強化樹脂シー
トを配置しているので、キャリヤ材の耐摩耗性が向上す
ることによって交換周期を延長することができる。ま
た、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポリエステ
ル繊維の短繊維がランダムに分散して繊維強化樹脂シー
トが構成されているので、キャリア材は方向性をもたず
に全方向性になっており、キャリア材を大型化しても
「そり」や「ねじれ」を発生することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のキャリア材から切り出したキャリアの
一例を示す平面図である。

【図２】図１のII−II矢視による断面図であり、Ａで囲
った部分を併せて拡大図として示す図である。

【図３】平面研磨機の要部の一例を示す平面図である。

【図４】図３の平面研磨機の縦断面図である。

【符号の説明】

１キャリア２歯３保持穴５繊維強化樹脂シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本勉東京都中央区日本橋本町１−５−６東レ・デュポン株式会社内 (72)発明者小菅一彦東京都中央区日本橋本町１−５−６東レ・デュポン株式会社内 (72)発明者佐々木誠東京都中央区日本橋大伝馬町７番５号日精株式会社東京支店内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AB04 AB08 CA01 CB02 CB10 DA06 DA09 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の繊維強化樹脂シートの積層体か
らなり、該積層体の少なくとも最外層の繊維強化樹脂シ
ートとして、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポ
リエステル繊維からなる短繊維をランダムに分散させ基
材紙に熱硬化性樹脂を含浸させたシートを配置した被研
磨物保持のためのキャリア材。
【請求項２】前記短繊維の長さが０．１〜１０ｍｍで
ある請求項１に記載のキャリア材。
【請求項３】前記積層体の中間層の繊維強化樹脂シー
トとして、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ＰＢ
Ｏ繊維又は全芳香族ポリエステル繊維からなる長繊維を
平行に引き揃えた一方向性プリプレグまたは織物プリプ
レグを層間で相互の長繊維が互いに交差するように配置
した請求項１に記載のキャリア材。
【請求項４】前記積層体を構成する繊維強化樹脂シー
トの全層を、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維又は全芳香族ポ
リエステル繊維の短繊維をランダムに分散させた基材紙
に熱硬化性樹脂を含浸させたシートで構成した請求項１
又は２に記載のキャリア材。
【請求項５】前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂
である請求項１，２，３又は４に記載のキャリア材。