JP2010030030A - 薄膜脆性材料の表面研摩方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反り、割れによる破損等も無く、効率よく安定的な研磨が出来る研摩方法の提供。
【解決手段】厚さ５００μm以下で、且つ破壊靭性が１０MPa・√m以下である薄膜脆性材料を両面研磨する方法において、それぞれの研磨面の研磨量の合計を１００μm以内とし、一方の面を固定して他方の面の研磨を行い、各１回での研磨面の研磨量の割合として、一方の面２ａの研摩量：他方の面２ｂの研摩量を２０：１〜１：２０の範囲とすることを特徴とする、薄膜脆性材料の表面研磨方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜脆性材料の表面研摩方法に関する。より具体的には、平滑で厚さ精度が高く、且つ割れが発生しない両面研磨方法、及びこの方法で得られる薄膜脆性材料に関する。

半導体製造工程を始としてセラミックまたは金属材料の表面の平坦化が特に重要になってきた。
特許文献１の請求項１には、砥石を当該砥石より弾性率が低い砥石保持層上に保持し、ウエハと砥石を対抗して所定の圧力で互いに接触させて研摩する方法が記載されている。又、請求項９には、砥石上に水を供給しながら研摩する方法が記載されている。
特許文献２の請求項３には、研摩パッドのベース層において、圧縮率が５％以下であり、樹脂フイルムからなる層が少なくとも１層含まれる研摩パッドを用いて研摩する工程が記載されている。又、請求項５では、研磨材を含まない液体のみを供給しながら研摩する方法が記載されている。

このように従来技術では研摩パッドや砥石の構造を種々検討しさらに研磨材を含まない液体で研摩する方法が提案されているが、表面を平坦に研摩するには長時間の処理が必要であったり、薄膜脆性材料に使用すると反りが大きくなってしまうという問題があった。

異方導電性部材は、半導体素子等の電子部品と回路基板との間に挿入し、加圧するだけで電子部品と回路基板間の電気的接続が得られるため、半導体素子等の電子部品等の接続部材及び機能検査を行う際の検査用コネクタ等、広く使用されているほか、光伝送素材の用途としても応用が期待でき、注目度が高い部材である。

しかし、異方導電性部材は、薄膜脆性材料であり研摩が困難である。さらに板状の異方導電性部材の底面と表面との両表面間の平坦性を得るのが非常に難しいという問題がある。

特開平１０−３３５２７６号公報 特開２００６−３１２２３０号公報

前記微細構造体を含む薄膜脆性材料においては、表面の平滑性、表面の凹凸、厚さの精度等において、高い性能を要求される。一方、表面研磨において一方の研磨面の研磨量を増加させることで反りが大きくなり、反りがおおきくなることで材料の割れによる破損にもつながり、収率が低下してしまうという大きな問題がある。
本発明は、前記微細構造体を含む薄膜脆性材料の両面を表面研磨して仕上げる方法における材料の反り、及び反りによる破損の問題点に対し、平坦で厚さ精度が高く、且つ割れが発生しない両面研磨方法、及びこの方法によって得られる薄膜脆性材料を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、両面の研磨量、研磨量の割合や研磨粒子のサイズ等を規定することで、反り、割れによる破損等も無く、効率よく安定的な研磨が出来る方法を知見し本発明に至った。
すなわち本発明は、以下を提供する。
（１）厚さ500μm以下で、且つ破壊靭性が10MPa・√m以下である薄膜脆性材料を両面研磨する方法において、それぞれの研磨面の片面研磨量の合計を100μm以内とし、一方の面を固定して他方の面の研磨を行い、各１回での研磨面の研磨量の割合として、一方の面の研摩量：他方の面の研摩量を２０：１〜１：２０の範囲とすることを特徴とする、薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（２）前記研磨において、それぞれの面を少なくとも１回以上交互に繰り返し研磨することを特徴とする、（１）に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（３）薄膜脆性材料が、陽極酸化皮膜を主体とする構造物であることを特徴とする、（１）または（２）に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（４）前記薄膜脆性材料が、１×１０⁶〜１×１０¹⁰／ｍｍ²の密度で、孔径１０〜５００ｎｍのマイクロポア貫通孔を有する陽極酸化皮膜を主体とする構造物、あるいは該マイクロポア貫通孔内部に、充填率３０％以上で金属が充填されている構造体であることを特徴とする、（３）に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の表面研摩方法で得られた表面平担化構造体。

本発明の研摩方法を用いれば、薄膜脆性材料を、表面の平担性、表面の凹凸、厚さの精度等において、高い性能で研摩できる。また、材料の割れによる破損も少なく、研摩方法で得られる表面平坦材料の収率が高い。

＜薄膜脆性材料＞
本発明の研磨方法に用いられる薄膜脆性材料は、厚さが５００μｍ以下の脆性を有する材料である。本発明方法を好適に使用するには、薄膜脆性材料の厚さが、５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、特には２００μｍ以下が好ましい。本発明方法を用いるともろくて薄い材料を反り、割れ等の欠陥を生じることを少なくして両面を平滑に研摩することが出来る。脆性は破壊靭性が10MPa・√m以下の材料であり、具体的にはガラス、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、フェライト、炭化ケイ素などの板材、ブロック材、異形材等が挙げられる。破壊靭性の詳細とその測定方法は後に説明する。
薄膜脆性材料は多孔質材料であっても良く、特に厚さ方向に多数の貫通孔を有していても良い。

＜破壊靭性測定方法＞
JIS R1607-1990記載のＪＩＳ Ｒ1607 圧子圧入法（ＩＦ法：Indentation-Fracture法）に準ずる測定を行う。
試料の固定方法は、図４に示す通り、試料台１１の上に標準バイス１３をセットし、試料１５の下に金属製の敷板１７を敷き試料１５を固定して圧子１９を押し込み、試験片の表面に圧痕を付けた。そして圧痕の四つの角から発生している亀裂の長さをＣＣＤカメラのモニターで拡大して測定した。破壊靭性の値はＪＩＳに定められた計算式で求める。

＜微細構造体＞
以下に、本発明の研摩方法に用いられる薄膜脆性材料の１例である微細構造体について詳細に説明する。このような微細構造体の製造方法は、例えば特開２００７−２０４８０２号、特開２００７−２１１３０６号、特開２００７−３３２４３７号公報等に記載されている。
本発明方法に用いる微細構造体は、１×１０⁶〜１×１０¹⁰／ｍｍ²の密度が好ましく、孔径１０〜５００ｎｍのマイクロポア貫通孔を有する絶縁性基材からなる微細構造体が好ましい。該マイクロポア貫通孔内部に、金属が充填されていても、されていなくてもよいが、例えば、充填率３０％以上で金属が充填されていてもよい。

図１は、本発明方法に用いる微細構造体の好適な実施態様の一例を示す簡略図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の切断面線ＩＢ−ＩＢからみた断面図である。
金属充填微細構造体１は、マイクロポア貫通孔３を有する金属が充填されていない微細構造体２からなり、該マイクロポア貫通孔３には、金属４が充填されていてもよい。金属充填微細構造体１を異方導電性部材として用いる場合、金属４が充填されたマイクロポア貫通孔３が該異方導電性部材の導通路をなす。

次に、微細構造体の各構成要素について、材料、寸法等について説明する。
［金属が充填されていない微細構造体（以下、絶縁性基材ともいう）］
金属が充填されていない微細構造体２は、孔径１０〜５００ｎｍのマイクロポア貫通孔３を１×１０⁶〜１×１０¹⁰／ｍｍ²の密度で有するのが好ましい。ここで、絶縁性基材は、従来公知の異方導電性フィルム等を構成する絶縁性基材（例えば、熱可塑性エラストマー等）と同程度の電気抵抗率（１０¹⁴Ω・ｃｍ）を有する。
金属が充填されていない微細構造体は、上記を満たす限り特に限定されないが、所望の孔径を有する独立したマイクロポア貫通孔３が得られ、しかも、高アスペクト比のマイクロポア貫通孔３を得られることから、金属の陽極酸化により形成される酸化皮膜が好ましく、その中でも寸法安定性がよく、比較的安価であることからアルミニウムの陽極酸化により得られるアルミナ基材が特に好ましい。

また、マイクロポア貫通孔３は、金属が充填されていない微細構造体２によって互いに絶縁された状態で存在するものであるが、その密度は１×１０⁶〜１×１０¹⁰／ｍｍ²が好ましい。
マイクロポア貫通孔３の密度がこの範囲にあることにより、高集積化が一層進んだ現在においてもマイクロポア貫通孔３に導電性金属を充填すれば半導体素子等の電子部品の検査用コネクタ等として使用することができる。一方でマイクロポア貫通孔３の密度がこの範囲を上回ると、インピーダンス特性により異方導電性を保ちにくくなる場合がある。
マイクロポア貫通孔３の密度が、２×１０⁸〜８×１０⁹／ｍｍ²であるのがより好ましく、５×１０⁸〜５×１０⁹／ｍｍ²であるのがさらに好ましい。

マイクロポア貫通孔３の孔径（図１（Ｂ）においては符号８で表される部分）が１０〜５００ｎｍである。
マイクロポア貫通孔３の孔径がこの範囲であると、マイクロポア貫通孔３に導電性金属を充填すれば電気信号を流した際に十分な応答が得ることができるため、本発明の金属充填微細構造体１を電子部品の検査用コネクタとして好適に用いることができる。
マイクロポア貫通孔３の孔径は、２０〜４００ｎｍであるのが好ましく、４０〜２００ｎｍであるのがより好ましく、５０〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。

金属を充填していない微細構造体２は、マイクロポア貫通孔３について下記式（ｉ）により定義される規則化度が５０％以上であることが、マイクロポア貫通孔の密度を高めることができることから好ましい。

規則化度（％）＝Ｂ／Ａ×１００ （ｉ）

上記式（ｉ）中、Ａは、測定範囲におけるマイクロポア貫通孔の全数を表す。Ｂは、一のマイクロポア貫通孔の断面の円の重心を中心とし、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に上記一のマイクロポア貫通孔以外のマイクロポア貫通孔の円状の断面の中心を６個含むことになる上記一のマイクロポア貫通孔の測定範囲における数を表す。

図２は、マイクロポア貫通孔の規則化度を算出する方法の説明図である。図２を用いて、上記式（１）をより具体的に説明する。
図２（Ａ）に示されるマイクロポア貫通孔１０１は、マイクロポア貫通孔１０１の断面円状の中心から、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円１０３（マイクロポア貫通孔１０２に内接している。）を描いた場合に、円１０３の内部にマイクロポア貫通孔１０１以外のマイクロポア貫通孔の中心を６個含んでいる。したがって、マイクロポア貫通孔１０１は、Ｂに算入される。
図２（Ｂ）に示されるマイクロポア貫通孔１０４は、マイクロポア貫通孔１０４の断面円状の中心から、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円１０６（マイクロポア貫通孔１０５に内接している。）を描いた場合に、円１０６の内部にマイクロポア貫通孔１０４以外のマイクロポア貫通孔の断面円状の中心を５個含んでいる。したがって、マイクロポア貫通孔１０４は、Ｂに算入されない。
また、図２（Ｂ）に示されるマイクロポア貫通孔１０７は、マイクロポア貫通孔１０７の中心から、他のマイクロポア貫通孔の縁に内接する最も半径が短い円１０９（マイクロポア貫通孔１０８に内接している。）を描いた場合に、円１０９の内部にマイクロポア貫通孔１０７以外のマイクロポア貫通孔の中心を７個含んでいる。したがって、マイクロポア貫通孔１０７は、Ｂに算入されない。マイクロポアの貫通孔の厚さ方向に直角な断面の形状が正円でない場合は略円状の図形の重心位置を中心とする。

金属を充填していない微細構造体２は、厚み（図１（Ｂ）においては符号６で表される部分）が、３０〜８００μｍであるのが好ましく、５０〜５００μｍであるのがより好ましい。金属を充填していない微細構造体の厚みがこの範囲であると、絶縁性基材の取り扱い性が良好となる。

また、金属を充填していない微細構造体２において、マイクロポア貫通孔３間の幅（図１（Ｂ）においては符号７で表される部分）は、１０ｎｍ以上であるのが好ましく、２０〜１００ｎｍであるのがより好ましく、２０〜５０ｎｍであるのが更に好ましい。金属を充填していない微細構造体２において、金属４が充填されるマイクロポア貫通孔３間の幅がこの範囲であると、金属を充填していない微細構造体２が絶縁性の隔壁として十分に機能する。

また、隣接するマイクロポア貫通孔３の中心間距離（図１においては符号９で表される部分。以下、「ピッチ」ともいう。）は、２０〜５００ｎｍであるのが好ましく、４０〜２００ｎｍであるのがより好ましく、５０〜１４０ｎｍであるのが更に好ましい。ピッチがこの範囲であると、マイクロポア貫通孔３の直径とマイクロポア貫通孔３間の幅（絶縁性の隔壁厚）とのバランスがとりやすい。

［金属］
本発明方法に用いる金属充填微細構造体１において、マイクロポア貫通孔３に金属４が充填されていてもよく、金属は電気抵抗率が１０³Ω・ｃｍ以下の金属であれば特に限定されず、その具体例としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）等が好適に例示される。これらの金属のうちいずれか一種をマイクロポア貫通孔３に充填してもよいし、これらの金属のうち２種以上の合金をマイクロポア貫通孔３に充填してもよい。
中でも、電気伝導性の観点から、銅、金、アルミニウム、ニッケルが好ましく、銅、金がより好ましい。
なお、コストの観点から、マイクロポア貫通孔３内部に充填される金属４としては、金以外の材料（例えば、銅）を使用し、後に説明する研摩後に金属を充填していない微細構造体２の両面から露出した面や突出した面（以下、「端面」ともいう。）の表面だけが金で形成されてもよい。

図１に示す金属充填微細構造体１では、金属が充填されていない微細構造体２に存在する全てのマイクロポア貫通孔３に金属４が充填されているが、金属が充填されていない微細構造体２に存在する全てのマイクロポア貫通孔３に金属４が充填されていることは必ずしも要求されない。例えば、金属が充填されていない微細構造体２に存在するマイクロポア貫通孔３に占める金属４が充填されているマイクロポア貫通孔３の割合、すなわち、金属４の充填率が３０％以上好ましくは８０％以上であってもよい。
ここで金属４の充填率は、金属が充填されていない微細構造体２の表面をＳＥＭで観察し、視野内における全マイクロポア貫通孔３の数に対する、金属４が充填されているマイクロポア貫通孔３の数を比率計算することで求めることができる。

次に、微細構造体のマイクロポア貫通孔に金属を充填するための電極膜形成処理および金属充填処理について詳述する。

〔電極膜形成処理〕
電極膜形成処理は、上記（Ｃ）処理の後に、マイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜の一方の表面に空隙のない電極膜を形成する処理である。
酸化皮膜の表面には、マイクロポア貫通孔による開口部が存在しているが、本処理により該酸化皮膜の表面に空隙のない電極膜を形成することにより、該開口部が電極膜で覆われた状態となる。
電極膜を形成する方法としては、マイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜の一方の表面に空隙のない電極膜を形成することができる限り特に限定されない。具体的な形成方法としては、導電性材料、例えば、金属の無電解めっき処理、導電性材料、例えば、金属の直接塗布等が好ましく、これらの中でも電極膜の均一性、及び操作の簡便性の観点から、無電解めっき処理が好ましい。

電極膜形成処理に関して、無電解めっき処理を用いる際には、そのめっき核を酸化皮膜の一方の表面に付与する必要がある。具体的には、無電解めっきにより付与するべき金属と同種の金属又は金属化合物、あるいは無電解めっきにより付与するべき金属よりもイオン化傾向の高い金属又は金属化合物を、酸化皮膜の一方の表面に付与する方法が好ましい。付与方法としては、金属又は金属化合物を蒸着あるいは直接塗布する方法が挙げられるが、特に限定されない。
上記のようにめっき核を付与したのち、無電解めっき処理により電極膜を形成する。処理方法は温度、時間により電極層の厚さを制御できる観点から、浸漬法が好ましい。
無電解めっき液の種類としては、従来公知のものを使用することができるが、濃度は、１〜３００ｇ／Ｌであるのが好ましく、１００〜２００ｇ／Ｌであるのがより好ましい。
また、形成される電極膜の通電性を高める観点から、金めっき液、銅めっき液、銀めっき液等、貴金属を有するめっき液が好ましく、経時による電極の安定性すなわち、酸化による劣化を防ぐ観点から、金めっき液がより好ましい。

また、形成する電極膜の厚さとしては、０．０５μｍ〜１００μｍが好ましく、０．１μｍ〜５０μｍがより好ましく、０．２μｍ〜２０μｍが特に好ましい。この範囲より厚さが薄いと、電極膜としての導電性が不十分となる可能性があり、範囲より厚いと、その形成に時間を要してしまう可能性がある。
また、無電解めっきの処理温度、処理時間としては、形成しうる電極の厚さに依存するが、０℃〜９０℃、１分〜１０時間が好ましく、５℃〜７５℃、１０分〜７時間がより好ましく、１０℃〜６０℃、３０分〜５時間が特に好ましい。

［金属充填工程］
上記金属充填工程は、上記電極膜形成処理の後に、形成された電極膜を用いた電解めっき処理により、上記酸化皮膜のマイクロポア貫通孔の内部に導電性部材である金属を充填して上記した本発明の微細構造体を得る工程である。
ここで、充填する金属は、本発明の微細構造体において説明したものと同様である。

金属の充填方法として、電解めっき処理を用いる。酸化皮膜の一方の表面に形成した空隙のない電極膜を用いて電解めっき処理を行うため、該酸化皮膜に存在するマイクロポア貫通孔に対して高い充填率で金属を充填することができる。

ここで、着色などに用いられる従来公知の電解めっき処理では、選択的に孔中に金属を高アスペクトで析出（成長）させることは困難である。これは、析出金属が孔内で消費され一定時間以上電解を行ってもめっきが成長しないためと考えられる。

そのため、電解めっき処理により金属を充填する際に、パルス電解または定電位電解の際に休止時間をもうけることが好ましい。休止時間は、１０秒以上必要で、３０〜６０秒あるのが好ましい。
また、電解液のかくはんを促進するため、超音波を加えることも望ましい。
更に、電解電圧は、通常２０Ｖ以下であって望ましくは１０Ｖ以下であるが、使用する電解液における目的金属の析出電位を予め測定し、その電位＋１Ｖ以内で定電位電解を行うことが好ましい。なお、定電位電解を行う際には、サイクリックボルタンメトリを併用できるものが望ましく、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社、ＢＡＳ社、北斗電工社、ＩＶＩＵＭ社等のポテンショスタット装置を用いることができる。

めっき液は、従来公知のめっき液を用いることができる。
具体的には、銅を析出させる場合には硫酸銅水溶液が一般的に用いられるが、硫酸銅の濃度は、１〜３００ｇ／Ｌであるのが好ましく、１００〜２００ｇ／Ｌであるのがより好ましい。また、電解液中に塩酸を添加すると析出を促進することができる。この場合、塩酸濃度は１０〜２０ｇ／Ｌであるのが好ましい。
また、金を析出させる場合、テトラクロロ金の硫酸溶液を用い、交流電解でめっき処理を行なうのが望ましい。

なお、電解めっき処理の際、めっき液をマイクロポア貫通孔内により充填させやすくするため、マイクロポア貫通孔の内表面を予め親水化処理しておくことが好ましい。この場合、シリケート処理と称されるＳｉ元素をマイクロポア貫通孔の内表面に付与しておく方法が好適に例示される。
Ｓｉ元素をマイクロポア貫通孔の内表面に付与する方法は特に限定されないが、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩が溶解している水溶液に直接浸せきして処理する方法が一般的である。アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液は、ケイ酸塩の成分である酸化ケイ素ＳｉＯ₂とアルカリ金属酸化物Ｍ₂Ｏの比率（一般に〔ＳｉＯ₂〕／〔Ｍ₂Ｏ〕のモル比で表す。）と濃度によって保護膜厚の調節が可能である。
ここで、Ｍとしては、特にナトリウム、カリウムが好適に用いられる。
また、モル比は、〔ＳｉＯ₂〕／〔Ｍ₂Ｏ〕が０．１〜５．０が好ましく、０．５〜３．０がより好ましい。
更に、ＳｉＯ₂の含有量は、０．１〜２０質量％が好ましく、０．５〜１０質量％がより好ましい。

上記金属充填工程の後、酸化皮膜表面から電極膜を除去することで、上記した本発明の金属充填微細構造体が得られる。図３（Ｂ）は、上記金属充填工程により、酸化皮膜（絶縁性基材２）のマイクロポア貫通孔３に金属４が充填された状態を示している。この製造方法では、該酸化皮膜に存在するマイクロポア貫通孔に対して高い充填率で金属を充填することができ、マイクロポア貫通孔に対する金属の充填率が好ましくは３０％以上、より好ましくは８０％以上の微細構造体を得ることができる。
上記酸化皮膜表面から電極膜を除去する方法としては、機械的研磨処理を用いてもよい。この場合、ＣＭＰ処理と機械的研磨処理を併用してもよいし、機械的研磨処理のみを実施してもよい。以下に述べる研磨を行うことが好ましい。

＜研磨方法＞
研摩は、厚さ500μm以下で、且つ破壊靭性が10MPa・√m以下である薄膜脆性材料を好ましくはプレートに固定し、固定した面の反対側の面をまず研摩する。次に研摩された面をプレートに固定し、他方の面を研摩する。この方法をとり、それぞれの研摩面の研磨量を２０：１〜１：２０とすることで従来反りが大きくて研摩が困難であった薄膜脆性材料を始めて反りを少なく抑えて研摩することが可能となった。それぞれ片面の研摩面の研磨量の合計は、１００μm以内が好ましく、６０μm以下がより好ましく、特には５〜６０μmが好ましい。この範囲であると両面の研摩量のバランスが良く、材料の反り、反りによる破損が少ない。
研磨量の割合は、両面のそれぞれで、２０：１〜１：２０であり、８：１〜１：８の範囲がり好ましい。この範囲であると両面の研摩量のバランスが良く、材料の反り、反りによる破損が少ない。
研磨は両面を交互に繰り返し研磨することが好ましく、３０μm以内の研磨量毎に繰り返し研磨することがより好ましい。

研磨に使える手段としては、ラッピング、ポリッシング、ケミカルメカニカルポリッシング（CMP）、バフ研磨、ショットブラスト、ブラシグレインなどが挙げられ、乾式または湿式の機械研摩が好ましく、薄膜脆性材料の研磨に特に好ましい方法はラッピング法である。尚、表面仕上げ方法として、ポリッシング、ＣＭＰを行うことで、更に平滑な研磨面が得られより好ましい。
ラップングとは、ラッピングマシンを用い、研磨材である砥粒を供給し、これを水で流しながら、薄膜脆性材料の片面づつ両面を研磨する。これにより、材料の反りを除去する。
研磨剤のサイズは、研磨量の1/2以下が好ましく、研磨量の1/4以下がより好ましい。
また、研磨剤は研磨精度と速度の点から粒径１０μm以下のダイヤモンド砥粒が好ましい。
仕上げの研磨は、粒径１μm以下のダイヤモンド、アルミナ、SiC、SiO₂等が好ましい。

両面研磨された薄膜脆性材料の精度は、使用用途（半導体素子等の電子部等の接続部材及び機能検査を行う際の検査用コネクタ等、光伝送素材の用途等）から、厚さ精度±3μm以内、Ra、0.15以下、反り量20μm/mm以内が好ましい。
厚さ精度は±1μm以内がより好ましく、Raは0.10以下がより好ましく、反り量10μm/mm以内がより好ましい。
陽極酸化皮膜に部分的に金属を充填した材料においても同様の研摩が行え、同様の効果が得られることが確認されている。
薄膜脆性材料を貼り付けるプレ−トの表面精度は１μm以下が好ましく、貼り付けは溶剤やアルカリに可溶性のＷＡＸやＵＶＷＡＸ、ＵＶ接着剤等を用いて貼り付けるのが好ましい。

表面をより平滑に仕上げるためには、ＣＭＰによる研磨を行うことが好ましい。研磨プレ−トはエッジの割れや欠けを防止するために、樹脂と金属の複合材料であることが好ましい。樹脂の中に金属粒子を混合させたプレ−トがより好ましい。充填される金属粒子は、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉが好ましい。

＜研磨方法の詳細＞
１）薄膜脆性材料の片面を、表面精度５μm以内のセラミック等の台にＷＡＸ、ＵＶ接着剤等を用い貼り付け固定する。貼り付けの精度は８μm以内、４μm以内がより好ましい。
２）貼り付け面と反対の面を研磨する。研磨砥粒はダイヤモンドスラリー5〜10μmが望ましい。研磨装置は、ケメットジャパン社製精密ラッピング装置が材料の割れや欠けが無く、精度良く研磨でき望ましい。研磨加重は、10〜500g/cm²が望ましく。研磨板回転速度は10〜150rpmが望ましい。研磨量は5〜100μm以内が好ましい。中間研磨として平均径2〜4μｍの砥粒を用いて研摩するのが好ましい。
３）仕上げ研磨として、粒径0.25〜3.0μmのダイヤモンドスラリー等で仕上げる。また、ＣＭＰで研磨面を仕上げても良い。これらを組み合わせて仕上げることも可能である。
４）研磨済みの面を表面精度5μm以内のセラミック等の台にＷＡＸ、ＵＶ接着剤等を用い貼り付け固定する。貼り付けの精度は8μm以内が好ましい。
５）もう一方の面を研磨する。研磨の条件は、上記２）と同様に研磨を行う。その後３）同様の仕上げ研磨を行う。
６）上記研磨を交互に繰り返し行うと尚望ましい。その場合には、仕上げ研磨はそれぞれの研磨面の最後で行えば良い。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
１．研摩試料
＜実施例１〜１４、比較例１〜４の試料［１］の調製＞
（Ａ）鏡面仕上げ処理（電解研磨処理）
高純度アルミニウム基板（住友軽金属社製、純度９９．９９質量％、厚さ０．４ｍｍ）を１０ｃｍ四方の面積で陽極酸化処理できるようカットし、以下組成の電解研磨液を用い、電圧２５Ｖ、液温度６５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で電解研磨処理を施した。
陰極はカーボン電極とし、電源は、ＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また、電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ ＯＮＥ製）を用いて計測した。
（電解研磨液組成）
・８５質量％リン酸（和光純薬社製試薬） ６６０ｍＬ
・純水 １６０ｍＬ
・硫酸 １５０ｍＬ
・エチレングリコール ３０ｍＬ
（Ｂ）陽極酸化処理
次いで、電解研磨処理後のアルミニウム基板に、特開２００７−２０４８０２号公報に記載の手順にしたがって自己規則化法による陽極酸化処理を施した。
電解研磨処理後のアルミニウム基板に、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で、５時間のプレ陽極酸化処理を施した。
その後、プレ陽極酸化処理後のアルミニウム基板を、０．２ｍｏｌ／Ｌ無水クロム酸、０．６ｍｏｌ／Ｌリン酸の混合水溶液（液温：５０℃）に１２時間浸漬させる脱膜処理を施した。
その後、０．５０ｍｏｌ／Ｌシュウ酸の電解液で、電圧４０Ｖ、液温度１５℃、液流速３．０ｍ／ｍｉｎの条件で、１０時間の再陽極酸化処理を施し、膜厚１５０μｍの酸化皮膜を得た。
なお、プレ陽極酸化処理および再陽極酸化処理は、いずれも陰極はステンレス電極とし、電源はＧＰ０１１０−３０Ｒ（高砂製作所社製）を用いた。また、冷却装置にはＮｅｏＣｏｏｌ ＢＤ３６（ヤマト科学社製）、かくはん加温装置にはペアスターラー ＰＳ−１００（ＥＹＥＬＡ社製）を用いた。更に、電解液の流速は渦式フローモニターＦＬＭ２２−１０ＰＣＷ（ＡＳ ＯＮＥ製）を用いて計測した。
（Ｃ）アルミニウム除去処理・貫通化処理
次いで、２０質量％塩化水銀水溶液(昇汞)に２０℃、３時間浸漬させることによりアルミニウム基板を溶解し、更に、５質量％リン酸に３０℃、３０分間浸漬させることにより酸化皮膜の底部を除去し、マイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜を作製した。
（Ｄ）加熱処理
次いで、上記で得られたマイクロポア貫通孔を有する酸化皮膜に、温度４００℃で１時間の加熱処理を施した。

（Ｅ）電極膜形成処理
次いで、上記加熱処理後の酸化皮膜の一方の表面に電極膜を形成する処理を施した。すなわち、０．７ｇ／Ｌ塩化金酸水溶液を、一方の表面に塗布し、１４０℃／１分で乾燥させ、更に５００℃／１時間で焼成処理し、金のめっき核を作成した。その後、無電解めっき液としてプレシャスファブＡＣＧ２０００基本液／還元液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース（株）製）を用いて、５０℃／１時間浸漬処理し、空隙のない電極膜を形成した。

（Ｆ）金属充填処理工程
次いで、上記電極膜を形成した面に銅電極を密着させ、該銅電極を陰極にし、白金を正極にして電解めっき処理を施した。
硫酸銅／硫酸／塩酸＝２００／５０／１５（ｇ／Ｌ）の混合溶液を２５℃に保った状態で電解液として使用し、定電圧パルス電解を実施することにより、マイクロポア貫通孔に銅が充填された微細構造体を作製した。
ここで、定電圧パルス電解は、山本鍍金社製のめっき装置を用い、北斗電工社製の電源（ＨＺ−３０００）を用い、めっき液中でサイクリックボルタンメトリを行って析出電位を確認した後、皮膜側の電位を−２Ｖに設定して行った。また、定電圧パルス電解のパルス波形は矩形波であった。具体的には、電解の総処理時間が３００秒になるように、１回の電解時間が６０秒の電解処理を、各電解処理の間に４０秒の休止時間を設けて５回施した。
銅を充填した後の表面をＦＥ−ＳＥＭで観察すると、酸化皮膜の表面から一部あふれるような形になっていた。

＜実施例１５〜１７の試料［２］の調整＞
市販のシリコンウエハを用いた。サイズ１００mm×１００mm×厚さ１２０μmの板材である。
＜実施例１８〜２０の試料［３］の調整＞
試料［１］の調製で、（Ｅ）電極膜形成処理、（Ｆ）金属充填処理工程、（Ｇ）表面平滑化処理工程、および（Ｈ）トリミング処理を行わなかった以外は試料［１］と同様の工程で、試料［３］を調製した。材料の厚さは１２０μmとした。
＜実施例２１〜２３，３３，３４の試料［４］の調整＞
試料［１］と同様の工程で、試料［４］を調製した。材料の厚さは１２０μmとした。
＜実施例２４〜３２の試料［５］の調整＞
試料［１］と同様の工程で、試料［５］を調製した。ただし（Ｂ）のプレ陽極酸化処理および再陽極酸化処理条件を調整して、表３に示すポア密度を有する陽極酸化被膜を得た。試料［１］と同様の（Ｃ）アルミニウム除去処理・貫通化処理、（Ｄ）加熱処理後にポア密度を測定して表３に示した。材料の厚さは１２０μmとした。

ポア密度は、得られた試料［５］についてＦＥ−ＳＥＭにより表面写真（倍率２００００倍）を撮影し、２μｍ×２μｍの視野で、マイクロポア数を計測した。なお、測定は、１０箇所において行い、平均値を算出しmm²当たりに換算して表示した。

［実施例１〜１４、比較例１〜４］
上記で調製した試料［１］を、表１に示す研摩条件で研摩を行った。材料の厚さは１２０μmとした。
１）試料の片面を、表面精度5μm以内のセラミックの台にWAX接着剤（日化精工製 アルコワックス）を用い貼り付け固定する。貼り付けの精度は8μm以内であった。
２）貼り付け面と反対の面を研磨する。研磨砥粒はダイヤモンドスラリー5〜10μm。研磨装置は、ケメットジャパン社製精密ラッピング装置（ＭＧＲ−３１１ＭＦ）。研磨加重は、10〜500g/cm²。研磨板回転速度は10〜150rpm。研磨量は5〜100μm以内で表１に示す範囲とした。
３）仕上げ研磨として、0.25〜3.0μmのダイヤモンドスラリー等で仕上げた。
４）研磨済みの面を表面精度5μm以内のセラミックの台にＷＡＸ接着剤を用い貼り付け固定する。貼り付けの精度は8μm以内であった。
５）他方の面を研磨する。研磨の条件は、上記２）と同様に研磨を行う。その後３）同様の仕上げ研磨を行う。
６）実施例９，１０，１１は、表１の条件で上記研磨を交互に表１に示す繰り返し数で行った。仕上げ研磨はそれぞれの研磨面の最後で行った。

［実施例１５〜１７］
上記で調製した試料［２］を、表２に示す研摩条件で研摩を行った。表に示す研摩量の単位はμmである。表２記載以外の研摩条件は、試料［１］と同様の研磨方法で行った。

［実施例１８〜２０］
上記で調製した試料［３］を、表２に示す研摩条件で研摩を行った。
表２記載以外の研摩条件は、試料［１］と同様の研磨方法で行った。

［実施例２１〜２３］
上記で調製した試料［４］を、表２に示す研摩条件で研摩を行った。
表２記載以外の研摩条件は、試料［１］と同様の研磨方法で行った。
［実施例２４〜３２］
上記で調製した試料［５］を、表３に示す研摩条件で研摩を行った。
表３記載以外の研摩条件は、試料［１］と同様の研磨方法で行った。
［実施例３３および３４］
上記で調製した試料［４］を、表４に示す研摩条件で研摩を行った。
表４記載以外の研摩条件は、試料［１］と同様の研磨方法で行った。但し、始はダイヤモンドスラリー5〜10μmで研摩を行い中間研摩で、表４に記載の平均径の砥粒に変えて研摩を行った。実施例１は研摩砥粒を変えずに行っているので比較として表４に記載した。表面キズの評価（目視）において実施例３３、３４は、実施例１より優れていた。

２．研摩結果の評価
（１）材料の破壊靭性値の測定
1）試験機： 島津微小硬度計 HMV-2T（破壊靭性測定機能付き）
2）測定圧子： ダイヤモンド正四角錐圧子 対面角136° （ビッカ−ス圧子）
3）測定モ−ド： 破壊靭性試験
4）試験力：19.614N
5）保持時間：15sec
6）弾性率：2.61×10¹¹Pa（試料の弾性率は３点曲げ用治具にセットし試験機で求め破壊靭性の計算に使用する。）
JIS R1607-1990記載のＪＩＳ Ｒ1607 圧子圧入法（ＩＦ法：Indentation-Fracture法）に準ずる測定を行った。試料［１］〜［４］をそれぞれ、ビッカース硬さ計にセットし、固定荷重でダイヤモンド圧子を押し込んだ。試料の固定方法は、図４に示す通り、試料台１１の上に標準バイス１３をセットし、試料１５の下に金属製の敷板１７を敷き試料１５を固定して圧子１９を押し込み、試験片の表面に圧痕を付けた。そして圧痕の四つの角から発生している亀裂の長さをCCDカメラのモニターで拡大して測定した。破壊靭性の値はJISに定められた計算式で求め、表５に記載した。

（２）研摩量の測定
試料を平面粗度3μｍ以内の平滑な台に置き、Mitutoyoダイヤルゲ−ジID-F150測定器で測定した。
（３）反り量の測定
両面を研摩した試料を、キ−エンス社製KS1100ステ−ジに載置して、キ−エンス社製LK-G10レ−ザ−平坦度測定器にて反り量を測定し、μm／mm当たりの反り量を計算して算出し、結果を表１〜３に示した。
（４）外観の観察
研摩後の外観を目視で観察した。
評価
○優：目視で表面割れ、欠けが発生していない。
○△良：目視で表面に割れはないが、僅かな欠けが認められる。
△可：目視で割れまでいかない微細なヒビが認められた。
×不可：目視で確認される割れが発生した。

図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の微細構造体の好適な実施態様の一例を示す簡略図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の切断面線ＩＢ−ＩＢからみた断面図である。 図２（Ａ），（Ｂ）は、ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。 図３（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の製造方法における金属充填処理等の一例を説明する模式的な端面図である。 図４は、破壊靭性の測定方法において試料の固定方法を説明する概略断面図である。

符号の説明

１ 金属充填微細構造体
２ 金属が充填されていない微細構造体（絶縁性基材）
３ マイクロポア貫通孔
４ 金属
４ａ，４ｂ 突出部
６ 絶縁性基材の厚み
７ マイクロポア貫通孔間の幅
８ マイクロポア貫通孔の直径
９ マイクロポア貫通孔の中心間距離（ピッチ）
１１ 試料台
１３ 標準バイス
１５ 試料
１７ 敷板
１９ 圧子
１０１、１０２、１０４、１０５、１０７、１０８ マイクロポア
１０３、１０６、１０９ 円

Claims (5)

1. 厚さ500μm以下で、且つ破壊靭性が10MPa・√m以下である薄膜脆性材料を両面研磨する方法において、それぞれの研磨面の片面研磨量の合計を100μm以内とし、一方の面を固定して他方の面の研磨を行い、各１回での研磨面の研磨量の割合として、一方の面の研摩量：他方の面の研摩量を２０：１〜１：２０の範囲とすることを特徴とする、薄膜脆性材料の表面研磨方法。
2. 前記研磨において、それぞれの面を少なくとも１回以上交互に繰り返し研磨することを特徴とする、請求項１に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
3. 薄膜脆性材料が、陽極酸化皮膜を主体とする構造物であることを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
4. 前記薄膜脆性材料が、１×１０⁶〜１×１０¹⁰／ｍｍ²の密度で、孔径１０〜５００ｎｍのマイクロポア貫通孔を有する陽極酸化皮膜を主体とする構造物、あるいは該マイクロポア貫通孔内部に、充填率３０％以上で金属が充填されている構造体であることを特徴とする、請求項３に記載の薄膜脆性材料の表面研磨方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の表面研摩方法で得られた表面平担化構造体。

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