JP2010023217A - Carrier disc for retaining article to be polished - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンウエハーやハードディスクの表面のラップ加工またはポリッシュ加工において使用される被研磨物保持用キャリアディスクに関する。 The present invention relates to a carrier disk for holding an object to be polished used in lapping or polishing of the surface of a silicon wafer or hard disk.
シリコンウエハーおよびハードディスクの研磨加工は、ラップ機に具備するラップ定盤に貼り付けた研磨布の表面と被研磨物の表面との間に研磨砥粒を介在させ、該研磨砥粒との摩擦により効率良く行うことができる。このとき、キャリアディスクは被研磨物を保持し、それ自身の回転運動を被研磨物に伝達させるのに供せられる。
キャリアディスクは、それ自身も研磨砥粒と強く擦れるため摩耗は避けられず、その要求特性として耐摩耗性が求められる。同時にラップ定盤に対し自転公転を繰り返すキャリアディスク自身の回転運動を被研磨物にスムーズに伝達する役割を担うため、回転運動の反作用として被研磨物から回転モーメントが作用する。そのため高剛性が要求されるとともに作業性を良好にするために軽量であることが求められる。
これらの要求特性を満たすために、キャリアディスク用素材としてチタンや焼き入れ鋼を素材とする金属製薄板または繊維強化樹脂製板が知られている。
一方で、被研磨物であるシリコンウエハーやハードディスクに要求されるコンタミネーションに関わる品質レベルの向上が近年急速に求められている。そのためキャリアディスク由来の金属不純物が被研磨物表面に付着することが許容されなくなりつつあり、キャリアディスク材質として金属製薄板は受け入れられなくなり、主に繊維強化樹脂薄板が主流になりつつある。
Polishing of silicon wafers and hard disks is performed by interposing abrasive grains between the surface of the polishing cloth affixed to the lapping plate provided in the lapping machine and the surface of the object to be polished, and by friction with the abrasive grains. It can be done efficiently. At this time, the carrier disk holds the object to be polished and serves to transmit its own rotational motion to the object to be polished.
Since the carrier disk itself rubs strongly with the abrasive grains, wear is inevitable, and wear resistance is required as a required characteristic. At the same time, it plays a role of smoothly transmitting the rotational motion of the carrier disk itself, which repeatedly rotates and revolves with respect to the lap surface plate, to the object to be polished, so that a rotational moment acts from the object to be polished as a reaction of the rotational movement. Therefore, high rigidity is required and light weight is required to improve workability.
In order to satisfy these required characteristics, metal thin plates or fiber reinforced resin plates made of titanium or hardened steel are known as carrier disk materials.
On the other hand, in recent years, there has been a rapid demand for improvement in the quality level related to contamination required for silicon wafers and hard disks that are objects to be polished. For this reason, it is becoming impossible to allow metal impurities derived from the carrier disk to adhere to the surface of the object to be polished, and metal thin plates are not accepted as carrier disk materials, and fiber reinforced resin thin plates are mainly becoming mainstream.
一般的に繊維強化樹脂製キャリアディスクは、金属製のものに比べて砥粒に対する耐摩耗性が劣り、前述のようにキャリアディスク自身の研磨砥粒との摩擦によりキャリアディスク表面が摩耗しやすい傾向があるが、その摩耗の様相は全面一様では無く研磨砥粒の不均一な分散によりキャリアディスクが偏摩耗し、この偏摩耗が被研磨物と研磨布の間に介在する砥粒の量的不均一を引き起こし、結果として被研磨物の平面度が損なわれ、面形状に関わる品質が大きく低下する。
このようなキャリアディスクの偏摩耗を防止することを目的として、例えば、特許文献１には、ダイヤモンド、テフロン（登録商標）等の耐摩耗粒子を含有する表層をキャリアディスク表面に形成して、研磨により平坦な被研磨物を得る方法が提案されている。これによりキャリアディスク自身の砥粒に対する耐摩耗性を向上し偏摩耗を減少することができるが、母材が繊維強化プラスチックの場合は耐久温度が金属の融点より格段に低く、メッキ等の溶融金属を介した耐摩耗粒子の固着ができないことから、有機接着剤等の低強度材料による固着手段を取らざるを得ず、研磨時に耐摩耗粒子が表層より脱落し被研磨物表面に有害な傷を発生させ被研磨物の歩留りを大幅に低下させるという問題がある。
In general, fiber reinforced resin carrier disks have poor wear resistance against abrasive grains compared to metal ones, and the carrier disk surface tends to wear due to friction with the abrasive grains of the carrier disk itself as described above. However, the appearance of wear is not uniform over the entire surface, and the carrier disk is unevenly worn due to uneven dispersion of abrasive grains, and this uneven wear is caused by the quantity of abrasive grains interposed between the workpiece and the polishing cloth. As a result, the flatness of the object to be polished is impaired, and the quality related to the surface shape is greatly reduced.
For the purpose of preventing such uneven wear of the carrier disk, for example, in Patent Document 1, a surface layer containing wear-resistant particles such as diamond and Teflon (registered trademark) is formed on the surface of the carrier disk and polished. Thus, a method of obtaining a flat object to be polished has been proposed. As a result, the wear resistance of the carrier disk itself against abrasive grains can be improved and uneven wear can be reduced. However, when the base material is fiber reinforced plastic, the endurance temperature is much lower than the melting point of the metal. Since the wear-resistant particles cannot be fixed via the surface, it is necessary to take a fixing means using a low-strength material such as an organic adhesive, and the abrasion-resistant particles fall off the surface layer during polishing, causing harmful scratches on the surface of the object to be polished. There is a problem that the yield of the object to be polished is greatly reduced.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、砥粒に対する耐摩耗性に優れ、偏摩耗を防止することができ、かつ品質の高い被研磨物を得ることができるキャリアディスクを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a carrier disk that has excellent wear resistance to abrasive grains, can prevent uneven wear, and can obtain a high-quality workpiece. It is intended to do.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、キャリアディスクの対向する両平面のうち、少なくとも研磨時に砥粒と摺れる側の表面を研磨して表面樹脂を削り取ることにより、当該平面の平面度を良好にするとともに、キャリアディスク内部に内在する繊維を当該表面に露出させることにより、キャリアディスクの耐摩耗性が著しく向上し、当該表面の偏摩耗が著しく改善され、その結果、被研磨物の研磨面の平坦度が著しく改善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、シリコンウエハーまたはハードディスクの研磨工程において被研磨物の保持に用いる繊維強化プラスチック製キャリアディスクであって、該キャリアディスクが、有機物繊維、ガラス繊維または炭素繊維からなる基材に樹脂組成物を含浸させて得られるプリプレグを複数枚積層してなるものであり、該キャリアディスクの対向する両平面のうち、少なくとも研磨時に砥粒と摺れる側の平面において、平面度が８μｍ以下であり、かつ該基材を形成する繊維が当該平面の全表面積の１０〜１００％の範囲で表面に露出している被研磨物保持用キャリアディスクを提供するものである。
As a result of intensive research to achieve the above object, the inventors of the present invention have polished the surface resin by polishing at least the surface that slides with the abrasive grains during polishing, among the opposing flat surfaces of the carrier disk. By improving the flatness of the flat surface and exposing the fibers existing inside the carrier disk to the surface, the wear resistance of the carrier disk is remarkably improved, and the uneven wear of the surface is remarkably improved. As a result, it has been found that the flatness of the polished surface of the object to be polished is remarkably improved. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention relates to a fiber reinforced plastic carrier disk used for holding an object to be polished in a polishing process of a silicon wafer or a hard disk, and the carrier disk is made of resin on a substrate made of organic fiber, glass fiber, or carbon fiber. A plurality of prepregs obtained by impregnating the composition are laminated, and the flatness is 8 μm or less at least on the plane that slides with the abrasive grains during polishing among the opposing planes of the carrier disk. There is also provided a carrier disk for holding an object to be polished, in which the fibers forming the substrate are exposed on the surface in the range of 10 to 100% of the total surface area of the plane.
本発明による被研磨物保持用キャリアディスクは、砥粒に対する耐摩耗性が向上し、偏摩耗が少なく、該キャリアディスクを使用して研磨されたシリコンウエハーおよびハードディスクは、平面度および外周の表面状態ともに著しく改善され、非常に品質の高い製品とすることができる。 The carrier disk for holding an object to be polished according to the present invention has improved wear resistance against abrasive grains and less uneven wear, and the silicon wafer and hard disk polished using the carrier disk have flatness and surface condition of the outer periphery. Both are significantly improved and can be a very high quality product.
以下、本発明の被研磨物保持用キャリアディスク（以下、単に「キャリアディスク」と称することがある。）をについて説明する。
本発明のキャリアディスクは、シリコンウエハーまたはハードディスクの研磨工程において、被研磨物を保持するために用いられる。
被研磨物として、シリコンウエハーもしくは単結晶シリコンよりも硬度が高いハードディスク素材の表面をラップ加工またはポリッシュ加工などの研磨加工を施す場合は、研磨定盤上に貼り付けた研磨布上のキャリアディスクに被研磨物を保持し、被研磨物を回転運動させて研磨を行う。
研磨布としては、一般に発泡組織を有する軟質樹脂が挙げられる。発泡部最表面に形成された微細孔に砥粒が一時的に埋もれ固定され効率よく研磨することができる。上記の軟質樹脂としては、例えばニッタ・ハース株式会社製のＳＵＢＡ（商品名）シリーズなどが挙げられる。
Hereinafter, the carrier disk for holding an object to be polished (hereinafter sometimes simply referred to as “carrier disk”) of the present invention will be described.
The carrier disk of the present invention is used for holding an object to be polished in a polishing process of a silicon wafer or a hard disk.
When polishing the surface of a hard disk material with a hardness higher than that of a silicon wafer or single crystal silicon as an object to be polished, use a carrier disk on a polishing cloth affixed on a polishing surface plate. Polishing is performed by holding the workpiece and rotating the workpiece.
As the polishing cloth, a soft resin having a foamed structure is generally used. Abrasive grains are temporarily buried and fixed in the fine holes formed on the outermost surface of the foamed portion, and can be polished efficiently. Examples of the soft resin include SUBA (trade name) series manufactured by Nitta Haas.
本発明のキャリアディスクは、繊維強化プラスチック製キャリアディスクであって、有機物繊維、ガラス繊維または炭素繊維からなる基材に樹脂組成物を含浸させてなるプリプレグを複数枚積層して形成されたものである。この被研磨物を保持するためのキャリアディスクは主に繊維強化樹脂の薄板状円板よりなる。
上記キャリアディスクの素材は、例えば、有機物繊維、ガラス繊維もしくは炭素繊維を素材とする布または紙状に加工した織布または不織布に、熱硬化性樹脂やスーパーエンプラを含む樹脂組成物を含浸させることにより得られるプリプレグを、総厚みが１ｍｍ以下になるよう複数枚積層し、好ましくは１２０℃以上の高温、１ＭＰａ以上の圧力の条件下で熱圧着することによって得ることができる。
熱圧着の条件としては、１４０〜１７０℃、１〜４ＭＰａの範囲がより好ましい。
有機物繊維としては、アラミド繊維、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維および全芳香族ポリエステルなどが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、および変性ポリイミド樹脂等が挙げられる。
ここで、上記繊維素材の織布は、構成する長繊維を平織もしくは綾織することにより製造することができる。また、不織布は、湿式で抄紙方式により製造したり、乾式で接着剤により毛皮状に製造したり、その他の方法で製造することができる。
The carrier disk of the present invention is a fiber reinforced plastic carrier disk, which is formed by laminating a plurality of prepregs obtained by impregnating a resin composition on a substrate made of organic fiber, glass fiber or carbon fiber. is there. The carrier disk for holding the object to be polished is mainly composed of a thin plate disk made of fiber reinforced resin.
The material of the carrier disk is, for example, impregnating a resin composition containing a thermosetting resin or a super engineering plastic into a cloth made of organic fiber, glass fiber or carbon fiber, or a woven or nonwoven fabric processed into a paper shape. A plurality of the prepregs obtained by the above can be laminated so that the total thickness is 1 mm or less, and preferably obtained by thermocompression bonding under conditions of a high temperature of 120 ° C. or higher and a pressure of 1 MPa or higher.
As conditions of thermocompression bonding, the range of 140-170 degreeC and 1-4 MPa is more preferable.
Examples of organic fibers include aramid fibers, polybenzoxazole (PBO) fibers, and wholly aromatic polyesters.
Examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a phenol resin, and a modified polyimide resin.
Here, the woven fabric of the fiber material can be manufactured by plain weaving or twilling the long fibers constituting the fabric. Further, the nonwoven fabric can be produced by a wet papermaking method, by a dry method by a fur-form by an adhesive, or by other methods.
本発明のキャリアディスクにおいて、砥粒に対する耐摩耗性を向上させる観点から、その対向する両平面のうち、少なくとも研磨時に砥粒と摺れる側の最表面に、アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維またはＰＢＯ繊維よりなる基材に樹脂組成物を含浸させて得られるプリプレグを積層することが好ましい。 In the carrier disk of the present invention, from the viewpoint of improving the wear resistance against the abrasive grains, at least the outermost surface on the side that slides with the abrasive grains during polishing, aramid fibers, wholly aromatic polyester fibers or It is preferable to laminate a prepreg obtained by impregnating a base material made of PBO fibers with a resin composition.
上記強化繊維は、プリプレグ中の質量比率が５５質量％以上であることが好ましく、６５〜７５質量％であることがより好ましい。このとき、強化繊維以外の成分は熱硬化性樹脂成分となるため、熱硬化樹性脂成分は、質量比率が４５質量％以下であることが好ましく、３５〜２５質量％であることがより好ましい。これらの範囲であれば、該プリプレグを積層した後に表面平滑性を向上させることできる。
プリプレグの厚さは、これを複数枚積層してキャリアディスクの積層板とするため、１枚当たり、通常２００μｍ以下であり、５０〜１８０μｍであることが好ましい。
The reinforcing fiber preferably has a mass ratio in the prepreg of 55% by mass or more, and more preferably 65 to 75% by mass. At this time, since components other than the reinforcing fiber become a thermosetting resin component, the thermosetting resin fat component preferably has a mass ratio of 45% by mass or less, and more preferably 35 to 25% by mass. . Within these ranges, the surface smoothness can be improved after laminating the prepreg.
The thickness of the prepreg is usually 200 μm or less, preferably 50 to 180 μm per sheet, because a plurality of the prepregs are laminated to form a carrier disk laminate.
以上の成形方法により得られたキャリアディスク素材は所定の寸法に機械加工により、外周加工されたり、外周に歯車加工される。同時に被研磨物を保持するための貫通穴を内周加工される。
該貫通穴にて被研磨物を保持する際に、被研磨物がシリコンウエハーのようにその材質がキャリアディスクを構成する強化繊維と同等の硬さの場合は、外周に繊維による傷が発生し著しく歩留りを低下させることがある。このため、貫通穴内周の円形状を十分真円に近付けることが好ましく、貫通穴内周の真円度は３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
上記の真円度が、３０μｍ以下であれば、被研磨物外周とキャリアディスク内周が局部的に強く摺れることを回避すると共に該内周の表面性状を十分滑らかにすることで傷の発生が防止することができる。
同時に該内周の表面性状として、該内周面表面の最大高さ粗さＲｚが１０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることが特に好ましい。該内周面表面の最大高さ粗さＲｚは、表面性状を表す指標であり、１０μｍ以下であれば、被研磨物とキャリアディスクの研磨時の摩擦による傷の発生を回避することができる。
前記内周の最大高さ粗さを達成するために、工具径φ１０ｍｍ以上の剛性を有するエンドミルによる切削加工を施すことが望ましい。
The carrier disk material obtained by the above forming method is machined into a predetermined dimension by machining, or geared on the circumference. At the same time, the through hole for holding the object to be polished is internally processed.
When holding an object to be polished in the through-hole, if the object to be polished has a hardness equivalent to that of the reinforcing fiber constituting the carrier disk, such as a silicon wafer, the outer periphery will be damaged by the fiber. Yield may be significantly reduced. For this reason, it is preferable to make the circular shape of the inner periphery of the through hole sufficiently close to a perfect circle, and the roundness of the inner periphery of the through hole is more preferably 30 μm or less, and further preferably 20 μm or less.
If the roundness is 30 μm or less, the outer periphery of the object to be polished and the inner periphery of the carrier disk are prevented from sliding strongly and the surface properties of the inner periphery are sufficiently smoothed to generate scratches. Can be prevented.
At the same time, as the surface properties of the inner circumference, the maximum height roughness Rz of the inner circumference surface is preferably 10 μm or less, more preferably 7 μm or less, and particularly preferably 5 μm or less. The maximum height roughness Rz of the inner peripheral surface is an index representing surface properties, and if it is 10 μm or less, generation of scratches due to friction during polishing of the object to be polished and the carrier disk can be avoided.
In order to achieve the maximum height roughness of the inner circumference, it is desirable to perform cutting with an end mill having a rigidity of a tool diameter of φ10 mm or more.
本発明のキャリアディスクは、その対向する両平面のうち少なくとも研磨時に砥粒と摺れる側の平面において、平面度が８μｍ以下である。好ましくは、該キャリアディスクの対向する両平面における平面度が８μｍ以下である。キャリアディスクの平面度を８μｍ以下にする方法としては、例えば、両面研磨加工機にて微細砥粒を用いて両面同時研磨加工（ラップ加工およびポリッシュ加工）を施し、研磨により両面の合計で１０〜１００μｍ程度だけ厚みを薄くし、平らなキャリアディスク平面を得る方法などが挙げられる。
上記の微細砥粒の大きさとしては、キャリアディスクの厚みや研磨条件などにより一概には言えないが、４０〜４００ｎｍの範囲が好ましい。
なお、本発明におけるキャリアディスクの平面度とは、キャリアディスクの全平面における平面と直角方向の高さの変位を計測し、その最も高い凸の点と最も低い凹の点との高さの差であり、例えば、実施例に記載の方法により測定することができる。
The carrier disk of the present invention has a flatness of 8 μm or less at least on the plane that slides with the abrasive grains during polishing among the opposing flat surfaces. Preferably, the flatness in both opposing planes of the carrier disk is 8 μm or less. As a method for reducing the flatness of the carrier disk to 8 μm or less, for example, a double-sided polishing machine is used to perform double-sided simultaneous polishing (lapping and polishing) using fine abrasive grains, and the total of both sides is 10 to 10 by polishing. For example, a method of reducing the thickness by about 100 μm to obtain a flat carrier disk plane can be used.
The size of the fine abrasive grains cannot be generally specified depending on the thickness of the carrier disk or polishing conditions, but is preferably in the range of 40 to 400 nm.
The flatness of the carrier disk in the present invention is the difference in height between the highest convex point and the lowest concave point by measuring the height displacement in the direction perpendicular to the plane in the entire plane of the carrier disk. For example, it can be measured by the method described in the examples.
本発明のキャリアディスクは、その対向する両平面のうち少なくとも研磨時に砥粒と摺れる側の平面において、基材を形成する繊維が当該平面の全表面積の１０〜１００％の範囲、好ましくは３０〜１００％の範囲で表面に露出している。
基材を形成する繊維をキャリアディスクの表面に露出させる方法としては、キャリアディスク表面上の樹脂を削り取る方法が挙げられる。例えば、上記の平面度８μｍ以下にする工程において同時に行うことができる。すなわち、両面研磨加工機にて微細砥粒を用いて両面同時加工を施す際に樹脂を削り取ることができ、上記繊維の露出比率は、予め加工前のキャリアディスクの厚み、加工時間等を調整することにより、所望の範囲にすることができる。
In the carrier disk of the present invention, the fiber forming the base material is in a range of 10 to 100% of the total surface area of the plane, preferably 30 on at least the plane that slides with the abrasive grains during polishing. It is exposed on the surface in a range of ˜100%.
Examples of the method for exposing the fibers forming the base material on the surface of the carrier disk include a method of scraping off the resin on the surface of the carrier disk. For example, it can be performed at the same time in the step of making the flatness 8 μm or less. That is, the resin can be scraped off when performing double-sided simultaneous processing using fine abrasive grains in a double-side polishing machine, and the exposed ratio of the fibers adjusts the thickness of the carrier disk before processing, the processing time, etc. Thus, a desired range can be obtained.
上記の方法によって得られた本発明のキャリアディスクは、平面度が良好で、かつ研磨工程において生じる偏摩耗を著しく改善することができる。本発明のキャリアディスクを用いて研磨された被研磨物は、平面度が良好で、表面の傷の発生率を低減することができるため、高品質のシリコンウエハーやハードディスクを製造することができる。
本発明のキャリアディスクの厚さとしては、被研磨物の厚さによって適宜調整すればよいが、通常、０.３〜１.０ｍｍの範囲であることが好ましく、また、そのキャリアディスクの大きさは外周の直径が４００ｍｍ以上であると本発明の効果が有効に発揮される。
The carrier disk of the present invention obtained by the above method has good flatness and can remarkably improve the uneven wear that occurs in the polishing process. Since an object to be polished using the carrier disk of the present invention has good flatness and can reduce the occurrence rate of surface scratches, a high-quality silicon wafer or hard disk can be manufactured.
The thickness of the carrier disk of the present invention may be adjusted as appropriate depending on the thickness of the object to be polished, but is usually preferably in the range of 0.3 to 1.0 mm, and the size of the carrier disk. When the outer diameter is 400 mm or more, the effect of the present invention is effectively exhibited.
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。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
（キャリアディスクの評価）
実施例および比較例で製造したキャリアディスクの平面度、強化繊維の露出面積比率、表面粗さ、貫通穴の内周真円度および貫通穴の内周面表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）について、下記方法によって測定した。
（ａ）キャリアディスクの平面度
平面度測定機（黒田精工株式会社製「ナノメトロＴＴ」、測定ヘッド；非接触レーザー変位センサー）を使用して、測定面が鉛直方向になるように被測定物を固定し、非接触レーザー変位計のセンサーを被測定物に平行な平面内でスキャンさせて、センサーと被測定物との距離を全平面にわたり測定し、その最短点と最長点の距離の差を求めて平面度を算出した。
（ｂ）キャリアディスク表面の強化繊維の露出面積比率
強化繊維露出部とその他の部分の外観上の差異を目視にて観察し、強化繊維露出部の表面積の全表面積に占める割合を算出した。
（ｃ）キャリアディスクの平面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）
ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１年）規格に準拠して表面粗さ計（株式会社ミツトヨ製「ＳＶ−Ｃ６２４」）を使用して、任意の３個所で、繊維の流れ方向、繊維の流れと直角方向、繊維の流れと４５°方向の３方向の表面粗さを測定し、測定値の平均値を求めた。
（ｄ）キャリアディスク貫通穴の内周真円度
ＪＩＳ Ｂ ７４５１規格に準拠して、真円度測定機（株式会社ミツトヨ製「ＲＡ−Ｈ５１００ＡＨ」）を使用して被測定物の外周をプローブでなぞることにより測定した。測定結果から、前記規格に定めるフィルタを使用して真円度を求めた。
（ｅ）キャリアディスク貫通穴の内周面表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）
ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１年）規格に準拠して、表面粗さ（株式会社ミツトヨ製「ＳＶ−Ｃ６２４」）を使用してキャリアディスク平面と直角方向にスキャンして測定した。
(Evaluation of carrier disk)
Flatness of carrier disks manufactured in Examples and Comparative Examples, exposed area ratio of reinforcing fibers, surface roughness, inner peripheral roundness of through holes, and maximum height roughness (Rz) of inner peripheral surface of through holes Was measured by the following method.
(A) Flatness of carrier disk Using a flatness measuring device (“Nanometro TT” manufactured by Kuroda Seiko Co., Ltd., measuring head; non-contact laser displacement sensor), the object to be measured is placed in a vertical direction. Fix the non-contact laser displacement meter sensor in a plane parallel to the object to be measured, measure the distance between the sensor and the object to be measured over the entire plane, and calculate the difference between the shortest point and the longest point. The flatness was calculated.
(B) Ratio of exposed area of reinforcing fiber on carrier disk surface The difference in appearance between the reinforcing fiber exposed part and the other part was visually observed, and the ratio of the surface area of the reinforcing fiber exposed part to the total surface area was calculated.
(C) Surface roughness of carrier disk plane (arithmetic mean roughness Ra)
In accordance with JIS B 0601 (2001) standard, using a surface roughness meter (“SV-C624” manufactured by Mitutoyo Corporation), the flow direction of the fiber, the direction perpendicular to the flow of the fiber, The flow of the fiber and the surface roughness in three directions of 45 ° were measured, and the average value of the measured values was obtained.
(D) Inner roundness of carrier disk through hole According to JIS B 7451 standard, the outer circumference of the object to be measured is probed using a roundness measuring machine ("RA-H5100AH" manufactured by Mitutoyo Corporation). It was measured by tracing. From the measurement results, the roundness was determined using the filter defined in the standard.
(E) Maximum height roughness (Rz) of the inner peripheral surface of the carrier disk through hole
In accordance with JIS B 0601 (2001) standard, the surface roughness (“SV-C624” manufactured by Mitutoyo Corporation) was used to scan and measure in a direction perpendicular to the carrier disk plane.
（シリコンウエハーの評価）
実施例および比較例で製造したキャリアディスクを用いてポリッシュ加工を施したシリコンウエハーの平面度を下記方法によって測定した。また、該シリコンウエハーの外周の傷の状態を下記方法によって評価した。
（ｆ）シリコンウエハーの平面度
下記の実施例および比較例により製作したキャリアディスクの貫通穴内側に外径φ３００ｍｍのシリコンウエハーを保持し、実施例で使用する両面研磨加工機にて仕上げポリッシュ加工を施しシリコンウエハーの平面度を測定した。
該ポリッシュ加工を施したシリコンウエハーは、平面度測定機（黒田精工株式会社製、「ナノメトロＴＴ」、測定ヘッド；非接触レーザー変位センサー）に鉛直保持し、シリコンウエハーの表面(おもてめん)の全面にわたり非接触レーザー変位センサーとウエハーとの距離を測定し、その最短距離と最長距離の差を求めて平面度を算出した。
ここで、シリコンウエハーを鉛直保持することにより、シリコンウエハーを水平方向にして支持する場合に比べて、シリコンウエハーの自重による撓み量が格段に小さくなり測定の信頼性を向上させることができる。
（ｇ）シリコンウエハーの外周の傷の状態
シリコンウエハー外周の傷の状態は、目視にて限度見本との比較照合により良否を判定し、シリコンウエハー外周の傷による不良率を求めた。
(Evaluation of silicon wafer)
The flatness of the polished silicon wafer was measured by the following method using the carrier disks produced in the examples and comparative examples. Moreover, the state of the outer periphery of the silicon wafer was evaluated by the following method.
(F) Flatness of silicon wafer A silicon wafer having an outer diameter of φ300 mm is held inside a through hole of a carrier disk manufactured according to the following examples and comparative examples, and finish polishing is performed with a double-side polishing machine used in the examples. The flatness of the applied silicon wafer was measured.
The polished silicon wafer is held vertically on a flatness measuring machine (“Nanometro TT”, measuring head; non-contact laser displacement sensor, manufactured by Kuroda Seiko Co., Ltd.), and the surface of the silicon wafer (Otemen) The distance between the non-contact laser displacement sensor and the wafer was measured over the entire surface, and the flatness was calculated by obtaining the difference between the shortest distance and the longest distance.
Here, by holding the silicon wafer vertically, the amount of deflection due to the weight of the silicon wafer is significantly smaller than when the silicon wafer is supported in the horizontal direction, and the measurement reliability can be improved.
(G) State of scratches on the outer periphery of the silicon wafer The state of scratches on the outer periphery of the silicon wafer was determined by visual comparison with a limit sample, and the defect rate due to scratches on the outer periphery of the silicon wafer was determined.
実施例１
主剤であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名エピコート１００１）１００質量部に対して、硬化剤としてジシアンジアミド０．９質量部、および硬化促進剤として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．４質量部を配合した後、混練してワニスＡを得た。ワニスＡをメチルエチルケトン(ＭＥＫ)８０質量部とメチルセロソルブセアテート(ＭＣＡ)１００質量部の混合溶剤にて希釈した。
Example 1
With respect to 100 parts by mass of the main agent bisphenol A type epoxy resin (trade name Epicoat 1001 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 0.9 part by mass of dicyandiamide as a curing agent and 2-ethyl-4-methyl as a curing accelerator After blending 0.4 part by mass of imidazole, varnish A was obtained by kneading. Varnish A was diluted with a mixed solvent of 80 parts by mass of methyl ethyl ketone (MEK) and 100 parts by mass of methyl cellosolve acetate (MCA).
次に、希釈したワニスＡを離型紙に圧延し、その上に全芳香族ポリエステル繊維の織布（株式会社クラレ製、商品名；ベクトラン、打ち込み数；タテ３４.９本／インチ（２.５４ｃｍ）、ヨコ３４.５本／インチ（２.５４ｃｍ））を重ね、温度１３０℃で３分間加熱し、厚み０.１４ｍｍのプリプレグを得た。本プリプレグを６枚積層し、温度１５０℃で圧力１ＭＰａにて熱圧着成形してキャリアディスクの素材を得た。
本素材に対して、ＮＣ制御式切削加工機を使い、シャンクおよび刃部直径２０ｍｍの超硬製エンドミルを使って刃部外径の周速２００ｍ／ｍｉｎにて貫通穴内周を機械加工した。このとき内周の表面粗さはＲａ０.４μｍであった。
Next, the diluted varnish A is rolled into a release paper, on which a woven fabric of wholly aromatic polyester fibers (manufactured by Kuraray Co., Ltd., trade name: Vectran, number of drivings: vertical 34.9 pieces / inch (2.54 cm) ), 34.5 horizontal / inch (2.54 cm)), and heated at a temperature of 130 ° C. for 3 minutes to obtain a prepreg having a thickness of 0.14 mm. Six prepregs were laminated and thermocompression-molded at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 1 MPa to obtain a carrier disk material.
The inner periphery of the through hole was machined on this material at a peripheral speed of 200 m / min of the outer diameter of the blade using an NC controlled cutting machine and a carbide end mill with a shank and a blade of 20 mm in diameter. At this time, the surface roughness of the inner periphery was Ra 0.4 μm.
次に、両平面の全面を不二越機械株式会社製両面研磨加工機「ＵＳＰ−３２Ｂ」を使い、以下に示す方法でラップ加工およびポリッシュ加工を行った。
キャリアディスク素材の両平面を上記両面研磨加工機にて微細粒径の砥粒を使ってラップ加工およびポリッシュ加工を行い、両面で合計１０〜８０μｍ分だけ厚みを薄くし平面度を良好にすると共に、厚み寸法をシリコンウエハーの厚みよりも１０〜２０μｍ分だけ薄くなるようにした。該ポリッシュ加工用の研磨布として、ニッタ・ハース株式会社製ＳＵＢＡ＃６００（商品名）を用いた。
具体的には、上記両面研磨加工機を使って、粗加工として平均粒径２５０μｍの炭化珪素砥粒(商品名;グリーンカーボランダム、株式会社フジミインコーポレーテッド製)にて５〜１５分間ラップ加工した後、仕上げ加工として平均粒径６０ｎｍのコロイダルシリカ(商品名;グランソックス、株式会社フジミインコーポレーテッド製)にて１０〜３０分間ポリッシュ加工し、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
得られたキャリアディスク表面の平面度、砥粒と摺れる面における露出強化繊維の露出面積比率および表面粗さＲａ、ならびに貫通穴の内周面最大高さ粗さＲｚおよび内周真円度を上記の方法によって測定した。
Next, the entire surface of both planes was lapped and polished by the following method using a double-side polishing machine “USP-32B” manufactured by Fujikoshi Machinery Co., Ltd.
The both sides of the carrier disk material are lapped and polished using fine grained abrasive grains with the above-mentioned double-side polishing machine, and the thickness is reduced by a total of 10 to 80 μm on both sides to improve the flatness. The thickness dimension was made thinner by 10 to 20 μm than the thickness of the silicon wafer. SUBA # 600 (trade name) manufactured by Nitta Haas Co., Ltd. was used as the polishing cloth for polishing.
Specifically, using the double-side polishing machine, lapping was performed for 5 to 15 minutes using silicon carbide abrasive grains (trade name; Green Carborundum, manufactured by Fujimi Incorporated) with an average particle diameter of 250 μm as roughing. Then, polishing was performed for 10 to 30 minutes using colloidal silica (trade name; Gran Sox, manufactured by Fujimi Incorporated, Inc.) having an average particle diameter of 60 nm as a finishing process to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm). .
The flatness of the obtained carrier disk surface, the exposed area ratio and surface roughness Ra of the exposed reinforcing fibers on the surface that slides with the abrasive grains, the maximum inner surface roughness Rz and the inner circularity of the through hole It was measured by the above method.
実施例２
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名;エピコート１００１）９５質量部、高分子エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名；エピコート１２５６)５質量部、４，４'−ジアミノジフェニールスルホン（和歌山精化工業株式会社製、商品名;ＣＵＡ−４)０.９質量部、三フッ化ホウ素錯体化合物である三フッ化ホウ素モノメチルアミン錯体を０.５質量部添加し、ニーダーで混練して、ワニスＢを得た。ワニスＢをＭＥＫ８０質量部とＭＣＡ１００質量部の混合溶剤にて希釈した。
希釈後のワニスＢを離型紙に圧延した上に、厚さ０.１１ｍｍ、質量単位６１ｇ/ｍ2の平織アラミド繊維織布（デュポン社製、商品名;Ｋ１２０）を重ね、１３０℃で３分間加熱し、厚み０.１５ｍｍのプリプレグを得た。本プリプレグを６枚積層し、温度１６０℃、圧力１ＭＰａにて熱圧着してキャリアディスクの素材を得た。本素材を実施例１と同じ方法にて貫通穴と両表面の加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Example 2
95 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name; Epicoat 1001), 5 parts by mass of a polymer epoxy resin (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name; Epicoat 1256), 4,4′- Diaminodiphenyl sulfone (manufactured by Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd., trade name: CUA-4) 0.9 parts by mass, boron trifluoride monomethylamine complex boron trifluoride complex compound 0.5 parts by mass, The varnish B was obtained by kneading with a kneader. Varnish B was diluted with a mixed solvent of 80 parts by mass of MEK and 100 parts by mass of MCA.
The diluted varnish B was rolled into a release paper, and a plain woven aramid fiber woven fabric (DuPont, trade name: K120) having a thickness of 0.11 mm and a mass unit of 61 g / m 2 was layered thereon, and the mixture was kept at 130 ° C. for 3 minutes. Heating was performed to obtain a prepreg having a thickness of 0.15 mm. Six prepregs were laminated and thermocompression bonded at a temperature of 160 ° C. and a pressure of 1 MPa to obtain a carrier disk material. The through hole and both surfaces of this material were processed in the same manner as in Example 1 to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm).
実施例３
実施例２と同様の方法で混合溶剤に希釈したワニスＢを得た。希釈後のワニスＢを離型紙に圧延し、その上に、厚さ０.０９ｍｍ、質量単位５５ｇ/ｍ2のＰＢＯ繊維織布（東洋紡績株式会社製、商品名；ザイロン）を重ね、温度１３０℃で３分間加熱し、厚み０.１２ｍｍのプリプレグを得た。本プリプレグを７枚積層し、温度１６０℃、圧力１ＭＰａにて熱圧着してキャリアディスクの素材を得た。本素材を実施例１と同じ方法にて貫通穴と両表面の加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Example 3
Varnish B diluted with a mixed solvent was obtained in the same manner as in Example 2. The diluted varnish B is rolled into a release paper, and a PBO fiber woven fabric (trade name: Zylon, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a thickness of 0.09 mm and a mass unit of 55 g / m 2 is laminated on the rolled paper. The mixture was heated at 0 ° C. for 3 minutes to obtain a prepreg having a thickness of 0.12 mm. Seven prepregs were laminated and thermocompression bonded at a temperature of 160 ° C. and a pressure of 1 MPa to obtain a carrier disk material. The through hole and both surfaces of this material were processed in the same manner as in Example 1 to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm).
実施例４
臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業株式会社製、商品名；エピクロン１５３、臭素含有量；５０質量％、エポキシ当量；４００）１００質量部、フェノール類付加ポリブタジエン（日本石油化学株式会社製、商品名；ＰＰ−１０００−２４０、ポリブタジエン１００ｇに対するフェノール付加量；０.２５ｍｏｌ、水酸基当量；４１０）８８質量部、およびイソシアネートマスクイミダゾール０.６質量部をニーダーで混練してワニスＣを得た後、ワニスＣをＭＥＫ３２５質量部にて希釈した。
希釈後のワニスＢを厚さ０.０５ｍｍ、質量単位５４ｇ／ｍ2の全芳香族ポリエステル繊維紙（株式会社クラレ製、商品名；ベクルスＨＬ−５０）に乾燥後の厚みが０.１２ｍｍになるように塗布し、乾燥してプリプレグを得た。本プリプレグを７枚積層し、温度１５０℃、圧力１ＭＰａにて熱圧着してキャリアディスクの素材とした。本素材を実施例１と同じ方法にて貫通穴と両表面の加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Example 4
Brominated bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., trade name: Epicron 153, bromine content: 50% by mass, epoxy equivalent: 400) 100 parts by mass, phenol-added polybutadiene (Nippon Petrochemical Co., Ltd.) Product, trade name: PP-1000-240, phenol addition amount to 100 g of polybutadiene; 0.25 mol, hydroxyl group equivalent; 410) 88 parts by mass of isocyanate mask imidazole and 0.6 part by mass of isocyanate mask imidazole were kneaded with a kneader to obtain varnish C Then, varnish C was diluted with 325 parts by mass of MEK.
The diluted varnish B is 0.05 mm in thickness and 54 g / m 2 in total aromatic polyester fiber paper (manufactured by Kuraray Co., Ltd., trade name: Veculus HL-50), and the thickness after drying becomes 0.12 mm. And dried to obtain a prepreg. Seven sheets of this prepreg were laminated and thermocompression bonded at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 1 MPa to obtain a carrier disk material. The through hole and both surfaces of this material were processed in the same manner as in Example 1 to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm).
実施例５
実施例１と同様の方法で混合溶剤に希釈したワニスＡを得た。ワニスＡの希釈液を離型紙に圧延した上に打ち込み本数タテ４１本/インチ（２.５４ｃｍ）、ヨコ３２本/インチ（２.５４ｃｍ）、厚み０.１２ｍｍ、繊維目付け２０５ｇ／ｍ2のガラス繊維よりなる織布（カネボウ株式会社製、商品名；ＫＳ１６００）を重ね乾燥して、厚み０.１５ｍｍのプリプレグを得た。このプリプレグを６枚積層し、温度１６０℃、圧力１ＭＰａにて熱圧着しキャリアディスクの素材とした。本素材を実施例１と同じ方法にて貫通穴と両表面の加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Example 5
Varnish A diluted in a mixed solvent was obtained in the same manner as in Example 1. The diluted solution of varnish A is rolled into a release paper and then driven into a glass having a number of verticals of 41 / inch (2.54 cm), a width of 32 / inch (2.54 cm), a thickness of 0.12 mm, and a fiber basis weight of 205 g / m 2 . A woven fabric made of fibers (manufactured by Kanebo Co., Ltd., trade name: KS1600) was stacked and dried to obtain a prepreg having a thickness of 0.15 mm. Six prepregs were laminated and thermocompression bonded at a temperature of 160 ° C. and a pressure of 1 MPa to obtain a carrier disk material. The through hole and both surfaces of this material were processed in the same manner as in Example 1 to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm).
実施例６
炭素繊維強化型プリプレグであるＣＳテープ（三菱レイヨン株式会社製、商品名；ＴＲ３５０Ｅ１５０ＳＢ４ＺＷＳ、１枚当りの質量２１５ｇ、樹脂比率３０質量％、厚み０.０７ｍｍ）を１２枚積層し、温度１５０℃、圧力１ＭＰａの条件で熱圧着してキャリアディスクの素材とした。本素材を実施例1と同じ方法にて貫通穴と両表面の加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Example 6
12 sheets of carbon fiber reinforced prepreg CS tape (Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name: TR350E150SB4ZWS, mass per sheet 215 g, resin ratio 30 mass%, thickness 0.07 mm) are laminated, temperature 150 ° C., pressure The material of the carrier disk was thermocompression bonded under the condition of 1 MPa. The through hole and both surfaces of this material were processed in the same manner as in Example 1 to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm).
比較例１
実施例１に示すキャリアディスクの素材に対し、ＮＣ式切削加工機にて、シャンクおよび刃部の直径が５ｍｍの超硬製エンドミルにて貫通穴内周を機械加工した。また、平面の仕上げ加工は不二越機械株式会社製両面研磨加工機ＵＳＰ−３２Ｂを使い、実施例１と同じ粗加工の後、平均粒径８０ｎｍの砥粒(商品名;グランソックス、株式会社フジミインコーポレーテッド製)にて１０〜３０分間仕上げラップ加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Comparative Example 1
With respect to the material of the carrier disk shown in Example 1, the inner periphery of the through hole was machined with a carbide end mill having a shank and a blade diameter of 5 mm with an NC cutting machine. Further, the flat finishing was performed using a double-side polishing machine USP-32B manufactured by Fujikoshi Machinery Co., Ltd., and after the same rough processing as in Example 1, abrasive grains having an average particle diameter of 80 nm (trade name; Gran Sox, Fujimi Incorporated, Inc.) And finished lapping was performed for 10 to 30 minutes to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm).
比較例２〜５
比較例２〜５において、それぞれ実施例２、３、５および６に示すキャリアディスクの素材に対し、比較例１と同じ方法にて貫通穴と両表面の仕上げ加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Comparative Examples 2-5
In Comparative Examples 2 to 5, the through holes and both surfaces were finished by the same method as in Comparative Example 1 for the carrier disk materials shown in Examples 2, 3, 5 and 6, respectively. .75 mm, diameter 530 mm).
比較例６
実施例４の方法で成形したキャリアディスク素材に対し、従来工程と同じく表面ラップ加工またはポリッシュ加工を行わず、貫通穴内周については従来工程と同様にＮＣルーターを使って、刃部直径２ｍｍの超硬質エンドミルにて周速６０ｍ／ｍｉｎで高速加工を行い、キャリアディスク（厚み０.７５ｍｍ、直径５３０ｍｍ）を得た。
Comparative Example 6
The carrier disk material formed by the method of Example 4 is not subjected to surface lapping or polishing as in the conventional process, and the inner periphery of the through hole is an NC router as in the conventional process, with a blade diameter of 2 mm or more. High-speed processing was performed at a peripheral speed of 60 m / min with a hard end mill to obtain a carrier disk (thickness: 0.75 mm, diameter: 530 mm).
以上、実施例１〜６および比較例１〜６にて製作したキャリアディスクを用いてポリッシュ加工を行ったシリコンウエハーの評価結果を表１に示す。 The evaluation results of the silicon wafers that have been polished using the carrier disks manufactured in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 are shown in Table 1.
表１から、実施例１〜６のキャリアディスクで研磨された被研磨物は、比較例１〜６と比べて平面度が良好で外周傷不良率が低く、品質の高い被研磨物であることが分かる。 From Table 1, the object to be polished by the carrier disks of Examples 1 to 6 has a good flatness, a low peripheral scratch defect rate, and a high quality object to be polished as compared with Comparative Examples 1 to 6. I understand.
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