JP2008254113A

JP2008254113A - 被研磨物保持材及び研磨物の製造方法

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Publication number: JP2008254113A
Application number: JP2007098579A
Authority: JP
Inventors: Kazumichi Uchida; 一路内田; Tomoya Morikawa; 知也森川; Shinichi Kazama; 真一風間; Hiroaki Nakami; 裕昭仲見
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【課題】スクラッチの発生、被研磨物保持材の反りが低減し、寸法精度が向上する被研磨物保持材、及びこの被研磨物保持材を用いた研磨物の製造方法を提供する。
【解決手段】熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を加熱加圧成形してなる層を有する被研磨物保持材であって、前記アラミド繊維基布が、一般式（Ａ）で表される構造単位Ａと一般式（Ｂ）で表される構造単位Ｂを有するパラ型アミド共重合体から得られた繊維を用いて作製された基布である被研磨物保持材Ｉ、及び周囲にギアを形成した被研磨物保持材に被研磨物を嵌め込むための貫通穴を設け、当該貫通穴に被研磨物を嵌め込んだ被研磨物保持材を、インターナルギアと太陽ギアを有する研磨装置に装着し、被研磨物保持材を遊星運動させることにより前記被研磨物を回転研磨してなる研磨物の製造方法であって、前記被研磨物保持材として被研磨物保持材Ｉを用いる研磨物の製造方法である。

【選択図】なし

Description

本発明は、シリコンウエハ、ハードディスクなどの被研磨物を回転研磨する研磨工程において、前記被研磨物を保持するための被研磨物保持材、及びこの被研磨物保持材を用いた研磨物の製造方法に関する。

シリコンウエハ、ハードディ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り、この研磨工程では、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被研磨物保持材が用いられている。この被研磨物保持材は、駆動用のギアを周囲に形成した円板に、被研磨物保持用の貫通穴を１個又は複数個あけた構造を有する。前記貫通穴に被研磨物を嵌め込んで研磨装置に装着し、被研磨物保持材を平面で駆動させることにより被研磨物の研磨が行われる。
従来、被研磨物保持材として、電気絶縁用積層板を加工したものが用いられていた。この電気絶縁用積層板は、熱硬化性樹脂を含浸、乾燥させたシート状基材（プリプレグ）の層を加熱加圧成形したものである。電気絶縁用積層板としては、例えば、綿布基材フェノール樹脂積層板、ガラス繊維織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス繊維不織布基材エポキシ樹脂積層板、ガラス繊維織布基材とガラス繊維不織布基材を複合したコンポジットエポキシ樹脂積層板などがある。この中で、綿布基材フェノール樹脂積層板とガラス繊維織布基材エポキシ樹脂積層板が、被研磨物保持材として多用されている。

被研磨物保持材に要求される特性は、耐摩耗性，板厚精度，反り特性，寸法安定性などである。また、近年、研磨物に要求される品質や性能が高くなるに伴い、被研磨物におけるスクラッチ（研磨傷）の発生が抑制された被研磨物保持材が求められている。従来、被研磨物保持材に使用されている積層板は、本来、電気絶縁用であるため、被研磨物保持材に要求される特性、特にスクラッチ発生の抑制の点で不充分であった。
これらの改善のため、被研磨物にスクラッチを発生させない被研磨物保持材を形成する材料として、アラミド系繊維、特に高強度であるパラ系アラミド繊維が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
有機繊維であるアラミド繊維は、ガラス繊維等の無機繊維と比較すると硬度が低い。このため、アラミド繊維基材で構成した被研磨物保持材を用いると、ガラス繊維基材等の無機繊維基材で構成した被研磨物保持材を用いた場合よりも、被研磨物に対するスクラッチの深さが浅いので、得られた研磨物が不良となる割合が減少する。
また、パラ型アミド系重合体からなるアラミド繊維（以下、「パラ型アラミド繊維」と称することがある。）は、メタ型アミド共重合体からなるアラミド繊維（以下、「メタ型アラミド繊維」と称することがある。）よりも繊維自体の引張り強度など力学的物性値が高く、吸湿性もメタ型アラミド繊維より小さいので、水分のある研磨環境に好適である。パラ型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市販されており、従来、これらが一般的に用いられていた。
しかしながら、近年、被研磨物保持材に対するさらなる耐摩耗性の向上が求められている。また、基板の薄肉化に伴って、被研磨物保持材に対する、反りや寸法精度の改善要求が強くなされている。これらの要求を満たすために、より高強度のアラミド繊維で構成した被研磨物保持材が求められている。

特開平１１−３０９６６７号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、被研磨物におけるスクラッチの発生が抑制され、被研磨物に対する被研磨物保持材の反りが低減するとともに、寸法精度が向上し、かつ経済的に有利な被研磨物保持材を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、熱硬化性樹脂を含浸させた特定のアラミド繊維基布を加熱加圧成形してなる層を有する被研磨物保持材により、前記目的が達成されることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち本発明は、以下の被研磨物保持材、及び研磨物の製造方法を提供するものである。
１．熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を加熱加圧成形してなる層を有する被研磨物保持材であって、前記アラミド繊維基布が、一般式（Ａ）で表される構造単位Ａと一般式（Ｂ）で表される構造単位Ｂを有するパラ型アミド共重合体から得られた繊維を用いて作製された基布であることを特徴とする被研磨物保持材。

２．パラ型アミド共重合体における構造単位Ａと構造体Ｂとの割合が、モル比で、９０：１０〜１０：９０である上記１記載の被研磨物保持材。
３．熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を表面材とし、熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維基布を芯材とし、これらを加圧成形してなる上記１記載の被研磨物保持材。
４．アラミド繊維基布が、パラ型アミド共重合体から得られた単糸の撚糸又は収束糸からなる連続長繊維を用いて作製された基布である上記１〜３のいずれかに記載の被研磨物保持材。
５．連続長繊維を用いて作製された基布が織布である上記４に記載の被研磨物保持材。
６．アラミド繊維の引張り強度が３０００〜６０００ＭＰａである上記４又は５に記載の被研磨物保持材。
７．熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、少なくとも表面のエポキシ樹脂が可とう性成分を含有する上記１〜６のいずれかに記載の被研磨物保持材。
８．周囲にギアを形成した被研磨物保持材に被研磨物を嵌め込むための貫通穴を設け、当該貫通穴に被研磨物を嵌め込んだ被研磨物保持材を、インターナルギアと太陽ギアを有する研磨装置に装着し、被研磨物保持材を遊星運動させることにより前記被研磨物を回転研磨してなる研磨物の製造方法であって、前記被研磨物保持材として上記１〜７のいずれかに記載の被研磨物保持材を用いることを特徴とする研磨物の製造方法。

本発明によれば、被研磨物におけるスクラッチの発生が抑制され、被研磨物に対する被研磨物保持材の反りが低減するとともに、寸法精度が向上し、かつ経済的に有利な被研磨物保持材を提供することができる。研磨物の製造に際して本発明の被研磨物保持材を用いると、被研磨物におけるスクラッチが低減され、研磨物の製造歩留まりの向上を図ることができるため、研磨物のコスト低減が可能となる。また、特定のパラ型アラミド繊維基布で被研磨物保持材を構成することにより、被研磨物保持材の強度が増し、ギア部分の摩耗が抑制されるので、本発明の被研磨物保持材は、従来のパラ型アラミド繊維基布からなる被研磨物保持材よりも使用寿命が長くなる。

本発明の被研磨物保持材は、熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を加熱加圧成形してなる層を有する。
本発明で用いるアラミド繊維基布を構成するアラミド繊維は、一般式（Ａ）で表される構造単位Ａと一般式（Ｂ）で表される構造単位Ｂを有するパラ型アミド共重合体から得られた繊維である。

前記パラ型アミド共重合体は、複素環構造を有する構造単位Ａを有することを特徴とする。被研磨物におけるスクラッチが低減する等の本発明の効果を発現させる観点から、前記パラ型アミド共重合体における構造単位Ａと構造単位Ｂとの割合は、モル比で、９０：１０〜１０：９０が好ましく、より好ましくは７０：３０〜３０：７０である。
本発明で用いるアラミド繊維基布は、上記パラ型アミド共重合体から得られた単糸の撚糸又は収束糸からなる連続長繊維を用いて作製された基布であり、前記単糸は、一般的方法にて、上記パラ型アミド共重合体を原料として製造することができる。前記連続長繊維の平均径は、製造性の観点から、通常３〜２０μｍ程度である。
本発明で用いるアラミド繊維の引張り強度は、３０００〜６０００ＭＰａであることが好ましく、引張り弾性率は１００〜２００ＧＰａであることが好ましい。引張り強度や引張り弾性率がこれらの範囲内であれば、被研磨物に対するスクラッチ防止効果と、被研磨物保持材における反り及び寸法精度とのバランスが良好となる。また、被研磨物保持材の摩耗や消耗が抑制されるため、被研磨物保持材の使用寿命が長くなる。このような観点から、前記引張り強度は、より好ましくは４０００〜５５００ＭＰａ、前記引張り弾性率は、より好ましくは１４０〜１７０ＧＰａである。
なお、前記引張り強度及び引張り弾性率の測定方法については後述する。

本発明においては、前記パラ型アミド共重合体から得られた連続長繊維は、樹脂との濡れ性や接着性などを良好とするために、表面処理剤で予め処理しておいてもよい。この表面処理剤としては、例えば、シラン系、チタネート系、アルミニウム系、クロム系、ジルコニウム系、ボラン系カップリング剤などが挙げられる。これらの中でシラン系カップリング剤及びチタネート系カップリング剤が好ましく、特に、シラン系カップリング剤が好適である。
このシランカップリング剤としては、例えば、トリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン及びγ−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。

本発明において、アラミド繊維基布の形態は、不織布、織布及び編布のいずれであってもよいが、被研磨物保持材の反りを低減させ、強度及び耐摩耗性などをより向上させる観点から、織布が好ましい。不織布は、繊維同士を絡ませたり接着したりして作製される布地であって、スパンレース不織布やニードルパンチ不織布等の乾式タイプもの、湿式タイプのもの、スパンボンド不織布等の紡糸直結タイプのものなどが挙げられる。織布は、長さ方向の経糸と幅方向の緯糸とが互いに直角に上下に組み合わされて交差したものであり、例えば平織りや綾織りなどが挙げられる。編布は、緯又は経のいずれか一方の方向に糸を持ち、ループを連続させることによって作製され、例えばニット地などが挙げられる。
本発明で用いるアラミド繊維織布の市販品としては、ＫＡＭＥＮＳＫＶＯＬＯＫＮＯ社製、商品名ＲＵＳＡＲ−Ａ（前記パラ型アミド共重合体において、繰り返し単位Ａ：繰り返し単位Ｂ（モル比）＝５０：５０）、ＲＵＳＡＲ−Ｂなどが挙げられる。

本発明で用いるアラミド繊維基布に含浸させる熱硬化性樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びポリイミド樹脂などから選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。しかしながら、本発明者らの研究により、比較的耐熱性の高いフェノール樹脂やポリイミド樹脂などは、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布と樹脂と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ことがわかった。なお、フェノール樹脂やポリイミド樹脂の接着性が比較的低いのは、例えば接着に関与しないベンゼン核などを分子骨格に高密度で有しているからである。

このようなことから、本発明においては、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性成分を加えることにより変性したエポキシ樹脂も好ましく用いることができる。
前記熱硬化性樹脂には、ジシアンジアミド、酸無水物、アミン類、イミダゾール類などの硬化剤を添加することができる。硬化剤の使用量は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、通常０．１〜１０質量部程度である。

本発明の被研磨物保持材は、公知の電気絶縁用積層板の成形と同様に行うことにより、製造することができる。すなわち、熱硬化性樹脂を含浸させ、乾燥させたアラミド繊維基布を離型フィルムで被覆して鏡面板に挟み込み、プレス熱盤間で加熱加圧成形する。熱硬化性樹脂を含浸させた基布（プリプレグ）を加熱加圧成形してなる層は、プリプレグ１枚からなるものでも複数枚からなるものでもよく、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、プリプレグの使用枚数を変えたり、熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布以外のプリプレグを適宜選択して組み合わせてもよい。例えば、プリプレグ層が複数枚のプリプレグからなる場合、例えば、熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を表面材とし、熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維基布などを芯材とした構成することができる。
本発明者らが検討した結果、熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を表面材とし、熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維織布基布を芯材とした構成とすると、スクラッチ発生、反り及びコストなどを抑制する観点から、有利であることが分かった。

本発明の被研磨物保持材の厚みは、これを使用する被研磨物の種類や研磨条件に応じて適宜選択され、通常０．４〜２．０ｍｍ程度、好ましくは０．６〜１．０ｍｍである。
本発明の被研磨物保持材は、シリコンウエハやハードディスクなどを研磨する工程において好適に使用される。被研磨物保持材の形態としては、キャリアディスクなどが挙げられる。
本発明はまた、周囲にギアを形成した被研磨物保持材に被研磨物を嵌め込むための貫通穴を設け、当該貫通穴に被研磨物を嵌め込んだ被研磨物保持材を、インターナルギアと太陽ギアを有する研磨装置に装着し、被研磨物保持材を遊星運動させることにより前記被研磨物を回転研磨してなる研磨物の製造方法であって、前記被研磨物保持材として上述した被研磨物保持材を用いることを特徴とする研磨物の製造方法をも提供する。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、アラミド繊維の引張り強度及び引張り弾性率は、ＪＩＳＫ７０７３に準拠して測定した。
実施例１
アラミド繊維基布として、アラミド繊維織布（ＫＡＭＥＮＳＫＶＯＬＯＫＮＯ社製、商品名ＲＵＳＡＲ−Ａ、前記パラ型アミド共重合体において、繰り返し単位Ａ：繰り返し単位Ｂ＝５０：５０であるアラミドファイバーからなる平均径が５μｍ、繊維の引張り強度４８００ＭＰａ、引張り弾性率１５３ＧＰａの繊維を用いた、目付６１ｇ／ｍ²、厚さ０．１ｍｍの平織り織布）を用い、ガラス繊維基布として、汎用のＥガラス繊維織布（旭シェーベル社製、商品名Ａ２１１６／ＡＳ４５０、平均径が７μｍの繊維を用いた、目付１０６ｇ／ｍ²、厚さ０．１ｍｍの平織り織布）を用いた。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル社製、商品名エピコート１００１）７０質量部とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（東都化成社製、商品名ＹＤＣＮ−７０４Ｐ）３０質量部とジシアンジアミド３質量部との混合物に、プロピレングリコールモノメチルエーテルを加えて固形分６５質量％のワニスを調製した。
このワニスを、前記アラミド繊維基布に樹脂比率が４２質量％となるように塗布し、含浸及び乾燥による半硬化を行うことにより、樹脂比率が４４体積％のプリプレグ１を得た。また、前記ワニスを、前記ガラス繊維基布に樹脂比率が２９質量％となるように塗布し、含浸及び乾燥による半硬化を行うことにより、樹脂比率が４３体積％のプリプレグ２を得た。
プリレグ１を１枚、プリプレグ２を７枚、プリプレグ１を１枚の順に重ねた９枚のプリプレグを、２枚の鏡面板の間に挟み、昇温速度２．０℃／分、硬化温度１７５℃、硬化時間３０分間、圧力４．０ＭＰａの条件で、加熱加圧成形を行い、厚さ０．６６ｍｍの積層板１を得た。この積層板１をルーターマシンにて外形加工し、１２Ｂ（ＤＰ（ダイヤメトラルピッチ）１２、歯数１３４、外形２８７．８６（ｍｍ））の外周形状と、５０φの穴１２個を形成することによって、キャリアディスクを作製した。なお、上記１２Ｂとは、歯車用語であって「１２インチ区分のサイズの、Ｂ仕様区分」を意味する。

比較例１
アラミド繊維基布として、汎用アラミド繊維織布（デュポン社製、商品名ＫＥＶＬＥＲ２９、繊維の引張り強度２９２０ＭＰａ、引張り弾性率７０．５ＧＰａの繊維を用いた、目付６１ｇ／ｍ²、厚さ０．１ｍｍの平織り織布）を用い、ガラス繊維基布として実施例１と同様のものを用いた。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル社製、商品名エピコート１００１）７０質量部とクレゾールノボラックエポキシ樹脂（東都化成社製、商品名ＹＤＣＮ−７０４Ｐ）３０質量部とジシアンジアミド３質量部との混合物に、プロピレングリコールモノメチルエーテルを加えて固形分６５質量％のワニスを調製した。
このワニスを、前記アラミド繊維基布に樹脂比率が４２質量％となるように塗布し、含浸及び乾燥による半硬化を行うことにより、樹脂比率が４４体積％のプリプレグ３を得た。また、前記ワニスを、前記ガラス繊維基布に樹脂比率が２９質量％となるように塗布し、含浸及び乾燥による半硬化を行うことにより、樹脂比率が４３体積％のプリプレグ２を得た。
プリレグ３を１枚、プリプレグ２を７枚、プリプレグ３を１枚の順に重ねた９枚のプリプレグを、２枚の鏡面板の間に挟み、昇温速度２．０℃／分、硬化温度１７５℃、硬化時間３０分間、圧力４．０ＭＰａの条件で、加熱加圧成形を行い、厚さ０．６６ｍｍの積層板１を得た。この積層板１をルーターマシンにて外形加工し、１２Ｂ（ＤＰ１２、歯数１３４、外形２８７．８６（ｍｍ））の外周形状と、５０φの穴１２個を形成することによって、キャリアディスクを作製した。

比較例２
実施例１において、９枚のプリプレグ２を用いた以外は、実施例１と同様にしてキャリアディスクを作製した。

上記実施例及び比較例で作製したキャリアディスクの特性を、以下に示す方法により評価した。結果を表１に示す。
（１）反り
キャリアディスクを平盤に平置きしてその浮き上がり値を測定した。
（２）傷発生率
キャリアディスクで厚さ０．８ｍｍのアルミニウムウエハを１０サイクル研磨した後、アルミニウムウエハの表面状態を観察し、傷発生率を算出した。

研磨物の製造に際して本発明の被研磨物保持材を用いると、被研磨物におけるスクラッチが低減され、研磨物の製造歩留まりの向上を図ることができるため、研磨物のコスト低減が可能となる。本発明の被研磨物保持材は、シリコンウエハやハードディスクなどを研磨する工程において、キャリアディスクなどの形態で好適に使用される。

Claims

熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を加熱加圧成形してなる層を有する被研磨物保持材であって、前記アラミド繊維基布が、一般式（Ａ）で表される構造単位Ａと一般式（Ｂ）で表される構造単位Ｂを有するパラ型アミド共重合体から得られた繊維を用いて作製された基布であることを特徴とする被研磨物保持材。
パラ型アミド共重合体における構造単位Ａと構造体Ｂとの割合が、モル比で、９０：１０〜１０：９０である請求項１記載の被研磨物保持材。
熱硬化性樹脂を含浸させたアラミド繊維基布を表面材とし、熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維基布を芯材とし、これらを加圧成形してなる請求項１記載の被研磨物保持材。
アラミド繊維基布が、パラ型アミド共重合体から得られた単糸の撚糸又は収束糸からなる連続長繊維を用いて作製された基布である請求項１〜３のいずれかに記載の被研磨物保持材。
連続長繊維を用いて作製された基布が織布である請求項４に記載の被研磨物保持材。
アラミド繊維の引張り強度が３０００〜６０００ＭＰａである請求項４又は５に記載の被研磨物保持材。
熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、少なくとも表面のエポキシ樹脂が可とう性成分を含有する請求項１〜６のいずれかに記載の被研磨物保持材。
周囲にギアを形成した被研磨物保持材に被研磨物を嵌め込むための貫通穴を設け、当該貫通穴に被研磨物を嵌め込んだ被研磨物保持材を、インターナルギアと太陽ギアを有する研磨装置に装着し、被研磨物保持材を遊星運動させることにより前記被研磨物を回転研磨してなる研磨物の製造方法であって、前記被研磨物保持材として請求項１〜７のいずれかに記載の被研磨物保持材を用いることを特徴とする研磨物の製造方法。