JPWO2004088733A1 - ダミーウエハ - Google Patents
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Abstract
炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を含むダミーウエハ。ＣＦＲＰを含むウエハ基体を有するダミーウエハであって、基体が各主表面側にある二つのスキン層とその間のコア層を有し、各スキン層は一方向プリプレグの硬化成形物からなる一次元強化層を複数有し、各スキン層中で最も主表面側にある一次元強化層（最外層）の一方の配向方向を基準に、他方の最外層は特定方向に配向し、各最外層のＣＦの引張弾性率は特定範囲内で、各スキン層は特定方向に配向し引張弾性率が特定範囲内であるＣＦを含む一次元強化層を有し、コア層が特定方向に配向し引張弾性率が特定範囲内であるＣＦを含む一次元強化層を有し且つ特定方向に配向し引張弾性率が特定範囲内であるＣＦを含む一次元強化層を有する。このダミーウエハは高強度、安価でかつ光センサにも反応しやすい。
Description
本発明は、半導体集積回路や半導体メモリなどの半導体製造プロセスにおいて用いられるダミーウエハに関する。
従来、半導体集積回路、半導体メモリ等の半導体製造プロセスにおいては、例えば、プラズマエッチング装置、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置等の各種処理装置の稼働テスト、バッチ処理時のウェハーの枚数合わせ、ローディング効果対策等のために、実際のＩＣパターンが形成されていないダミーウェハーを用いて各種処理を行う、いわゆるダミー処理が行われている。また、プラズマＣＶＤ装置等の各種プラズマ装置の反応室のクリーニングをプラズマクリーニングにより行う場合に、例えば、基板保持電極をプラズマから保護するためにもダミーウェハーが用いられている。
従来より、半導体デバイスの製造プロセスにおいて使用されるダミーウェハーとしては、以下のようなものがあり、それぞれに問題があった。
（ａ）シリコン製ダミーウェハー：高価で脆く再使用できない。使用量はウェハーと同数なので半導体製造コストを大幅に押し上げる。
（ｂ）石英製ダミーウェハー：光センサに反応しにくい。
（ｃ）セラミックス製ダミーウェハー：重い。光センサに反応しにくい場合がある。
（ｄ）ガラス状カーボン製ダミーウェハー：発塵の問題がある。
これらの問題を解決するための技術が、例えば特開２００２−１７５９５９号公報に示されているが、強度等の点において、未だ改善の余地がある。
従来より、半導体デバイスの製造プロセスにおいて使用されるダミーウェハーとしては、以下のようなものがあり、それぞれに問題があった。
（ａ）シリコン製ダミーウェハー：高価で脆く再使用できない。使用量はウェハーと同数なので半導体製造コストを大幅に押し上げる。
（ｂ）石英製ダミーウェハー：光センサに反応しにくい。
（ｃ）セラミックス製ダミーウェハー：重い。光センサに反応しにくい場合がある。
（ｄ）ガラス状カーボン製ダミーウェハー：発塵の問題がある。
これらの問題を解決するための技術が、例えば特開２００２−１７５９５９号公報に示されているが、強度等の点において、未だ改善の余地がある。
本発明は、例えば直径３００ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ〜０．７５ｍｍという大径で薄型であっても剛性があって高強度であり、比較的安価で、光センサにも反応しやすいダミーウエハを提供することを目的とする。さらに低発塵性のダミーウエハ、また耐熱性があるダミーウェハを提供することを目的とする。
更に好ましくはＳＥＭＩ規格以下という極めて薄いダミーウェハでもその曲げ剛性が実質的に均一で平面性に優れるダミーウェハを提供することを目的とする。
本発明により、以下のダミーウエハが提供される。
１）炭素繊維強化プラスチックを含むことを特徴とするダミーウエハ。
２）炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有する１）記載のダミーウエハ。
３）前記炭素繊維強化プラスチックが、引張弾性率が４００ＧＰａ以上の炭素繊維を含む２）記載のダミーウエハ。
４）前記炭素繊維がピッチ系炭素繊維である３）記載のダミーウエハ。
５）前記ウエハ基体が、炭素繊維強化プラスチックからなる層であるＣＦＲＰ層を複数有する２）記載のダミーウエハ。
６）前記ウエハ基体が、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該複数の一次元強化ＣＦＲＰ層のうちの、一部の層の炭素繊維の引張弾性率が、他の層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い５）記載のダミーウエハ。
７）前記ウエハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、前記一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層中の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層は、該基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有する６）記載のダミーウエハ。
８）該二つのスキン層のそれぞれの厚さは、該二つのスキン層とコア層の合計の厚さの１０％〜４５％である７）記載のダミーウエハ。
９）炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有するダミーウエハであって、
前記ウェハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層が、該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するとともに、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有することを特徴とするダミーウエハ。
１０）前記二つのスキン層の少なくとも一方が、更に、前記基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または前記基準方向に対して−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有する９）記載のダミーウエハ。
１１）さらに、それぞれの主表面に炭素繊維クロス層を有する６）〜１０）の何れか一項記載のダミーウェハ。
１２）前記炭素繊維強化プラスチックに含まれるマトリックス樹脂が、硬化剤としてジアミノジフェニルスルホンを含むエポキシ樹脂組成物を含む１）〜１１）の何れか一項記載のダミーウエハ。
１３）前記ウエハ基体が加工面を有し、
該加工面を被覆する、極性溶媒に対して耐性を有しかつ７０℃以下の温度で硬化する樹脂からなる被覆層を有する２）〜１２）の何れか一項記載のダミーウエハ。
本明細書において、数値範囲を表す「Ｘ１〜Ｘ２」という表現は、別段の断りがない限り、Ｘ１とＸ２との間の範囲であってＸ１およびＸ２を含む範囲を意味する。
更に好ましくはＳＥＭＩ規格以下という極めて薄いダミーウェハでもその曲げ剛性が実質的に均一で平面性に優れるダミーウェハを提供することを目的とする。
本発明により、以下のダミーウエハが提供される。
１）炭素繊維強化プラスチックを含むことを特徴とするダミーウエハ。
２）炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有する１）記載のダミーウエハ。
３）前記炭素繊維強化プラスチックが、引張弾性率が４００ＧＰａ以上の炭素繊維を含む２）記載のダミーウエハ。
４）前記炭素繊維がピッチ系炭素繊維である３）記載のダミーウエハ。
５）前記ウエハ基体が、炭素繊維強化プラスチックからなる層であるＣＦＲＰ層を複数有する２）記載のダミーウエハ。
６）前記ウエハ基体が、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該複数の一次元強化ＣＦＲＰ層のうちの、一部の層の炭素繊維の引張弾性率が、他の層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い５）記載のダミーウエハ。
７）前記ウエハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、前記一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層中の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層は、該基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有する６）記載のダミーウエハ。
８）該二つのスキン層のそれぞれの厚さは、該二つのスキン層とコア層の合計の厚さの１０％〜４５％である７）記載のダミーウエハ。
９）炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有するダミーウエハであって、
前記ウェハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層が、該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するとともに、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有することを特徴とするダミーウエハ。
１０）前記二つのスキン層の少なくとも一方が、更に、前記基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または前記基準方向に対して−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有する９）記載のダミーウエハ。
１１）さらに、それぞれの主表面に炭素繊維クロス層を有する６）〜１０）の何れか一項記載のダミーウェハ。
１２）前記炭素繊維強化プラスチックに含まれるマトリックス樹脂が、硬化剤としてジアミノジフェニルスルホンを含むエポキシ樹脂組成物を含む１）〜１１）の何れか一項記載のダミーウエハ。
１３）前記ウエハ基体が加工面を有し、
該加工面を被覆する、極性溶媒に対して耐性を有しかつ７０℃以下の温度で硬化する樹脂からなる被覆層を有する２）〜１２）の何れか一項記載のダミーウエハ。
本明細書において、数値範囲を表す「Ｘ１〜Ｘ２」という表現は、別段の断りがない限り、Ｘ１とＸ２との間の範囲であってＸ１およびＸ２を含む範囲を意味する。
図１は、本発明のダミーウエハの一形態を示す模式図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のダミーウエハの他の形態を示す模式的断面図である。
図３は、ウエハ基体の一形態を示す模式的断面図である。
図４は、実施例１で製造したダミーウエハの模式的断面図である。
１：ウエハ基体、２ａ、２ｂ：主表面、３：端面、、４：端面被覆層、５ａ、５ｂ：主表面被覆層、１１ａ、ｂ：スキン層、１２：コア層、２１ａ、ｂ：引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層、２２ａ、ｂ：引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層、２３ａ、ｂ：ガラス繊維強化プラスチック層、２４：引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層、３１ａ、ｂ：炭素繊維クロス層。
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のダミーウエハの他の形態を示す模式的断面図である。
図３は、ウエハ基体の一形態を示す模式的断面図である。
図４は、実施例１で製造したダミーウエハの模式的断面図である。
１：ウエハ基体、２ａ、２ｂ：主表面、３：端面、、４：端面被覆層、５ａ、５ｂ：主表面被覆層、１１ａ、ｂ：スキン層、１２：コア層、２１ａ、ｂ：引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層、２２ａ、ｂ：引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層、２３ａ、ｂ：ガラス繊維強化プラスチック層、２４：引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層、３１ａ、ｂ：炭素繊維クロス層。
〔ダミーウエハ〕
本発明のダミーウエハの形状には特段の制限はないが、通常、実際の半導体製品に用いられるプライムウエハと同じ形状とされる。プライムウエハの形状については、例えば、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）スタンダードに定められている。ダミーウエハの寸法についても同様である。
炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという。）は軽量で割れにくく、平面精度を高くすることや歪みを少なくすることが容易であり、光センサにも反応しやすく、しかもシリコンなどに比べて安価である。本発明のダミーウエハは、このように優れたＣＦＲＰを含むため、これらの点において極めて優れたものである。また、ＣＦＲＰは石英等のように透明ではないため、光センサーも容易に反応する。
〔ＣＦＲＰ中のマトリックス樹脂〕
ＣＦＲＰは炭素繊維を主とする強化繊維にマトリックス樹脂を含浸してプリプレグとし、プリプレグを必要に応じて積層したのち、マトリックス樹脂を硬化させて得ることができる。
マトリックス樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂およびこれらの２以上の混合物が使用でき、特に熱硬化性樹脂が好ましく使用できる。
熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、アラミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができ、エポキシ樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ナイロン樹脂、液晶性芳香族ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶性芳香族ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、フッ素樹脂等の樹脂を使用することができる。
〔マトリックス樹脂の物性〕
マトリックス樹脂は、２５℃で好ましくは５，０００ポイズ〜１，０００，０００ポイズ、より好ましくは１０，０００ポイズ〜１，０００，０００ポイズ、さらに好ましくは５０，０００ポイズ〜１５０，０００ポイズの、５０℃では好ましくは１，０００ポイズ〜３０，０００ポイズ、より好ましくは１，０００ポイズ〜１０，０００ポイズの粘度を有している。ＣＦＲＰ製造用のマトリックス樹脂の２５℃での粘度を１，０００，０００ポイズ以下とすることにより、プリプレグが固くなってタックネスが低下することを優れて防止でき、５，０００ポイズ以上とすることにより、タックネスが強くプリプレグ積層時に一度貼り合わせたプリプレグが剥がれにくくなってプリプレグの積層の修正などが難しくなることを優れて防止できる。また、５０℃での粘度を１，０００ポイズ以上とすることにより、樹脂の含浸性が良く、成形時のレジンフロー性が大きくなることを優れて防止でき、５０℃での粘度を３０，０００ポイズ以下とすることにより、成形時のレジンフロー性が小さく樹脂の含浸性が劣ることを優れて防止できる。
〔プリプレグ中のマトリックス樹脂の量〕
プリプレグ中に含まれるマトリックス樹脂の量は、これにフィラーなどの任意成分が含まれているか、含まれていないかに拘らず、強化繊維とマトリックス樹脂の総量に対して好ましくは２０質量％〜５０質量％、より好ましくは２５質量％〜４５質量％の範囲で選ばれる。
〔耐熱性エポキシ樹脂組成物〕
硬化剤としてジアミノジフェニルスルホンを使用したエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂として使用すれば、ダミーウエハの耐熱温度を２３０℃まで高めることができ、極めて良好なコンポジット物性と優れた耐熱性及び実質的にアウトガスのないダミーウェハを製造することができる。アウトガスは樹脂から外部に出てくるガスであり、これが半導体製造プロセスの汚染源となる場合がある。
上記エポキシ樹脂組成物に用いるエポキシ樹脂としては各種のエポキシ樹脂を使用することができるが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂から選ばれる１あるいは２以上の組み合わせとジアミノジフェニルスルホンからなるエポキシ樹脂組成物が好ましい。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、２０℃で液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好ましく使用される。ここで、２０℃で液状とは当該温度で樹脂の粘度が１ポイズ〜１０００ポイズ、好ましくは１０ポイズ〜５００ポイズの範囲にあることをいう。２０℃で液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の具体例を示せば、エポトートＹＤ１２８、ＹＤ１３４（以上東都化成社製）、エピコート８２８、８３４（以上油化シェルエポキシ社製）等の商品名ないしは商品番号で市販されているビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を挙げることができる。エポキシ樹脂組成物におけるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは２０質量部〜４０質量部、より好ましくは２５質量部〜３５質量部の範囲で選ばれる。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の含有量を２０質量部以上とすることにより、エポキシ樹脂組成物の粘度が高くなって炭素繊維等の繊維束への含浸が難しくなることを良好に防止でき、中間材であるプリプレグにしたときのタック（粘着性）が低下することを良好に防止できる。一方、４０質量部以下とすることにより、プリプレグにしたときのタックが強くなってその取り扱いが難しくなることを良好に防止でき、複合材料にしたときのコンポジット物性が低下し、耐熱性、耐湿性が低下することを良好に防止できる。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、５２℃での粘度が１０ポイズ〜３０００ポイズ、より好ましくは１０ポイズ〜２０００ポイズのフェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましく使用される。使用可能な樹脂の具体例としては、エピコート１５２、１５４（以上油化シェルエポキシ社製）、ＤＥＮ４３１、４３８、４３９（以上ダウケミカル社製）、フェノトートＹＰ５０、ＹＤＰＮ６３８（東都化成社製）等の商品名ないしは商品番号で市販されているフェノールノボラック型エポキシ樹脂を挙げることができる。これを使用することで複合材料のコンポジット物性、耐熱性及び耐湿性を向上させることができる。フェノールノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ樹脂組成物中の含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは４０質量部〜６０質量部、より好ましくは４５質量部〜５５質量部の範囲で選択される。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、４官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂が好ましく、より詳しくはテトラグリシジルジアミノジフェニルメタンが好ましい。この種の４官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、エポトートＹＨ４３４（東都化成社製）、ＥＬＭ４３４（住友化学工業社製）、エピコート６０４（油化シェルエポキシ）等の商品名ないしは商品番号で市販されている。この成分をエポキシ樹脂組成物中に配合することによってＣＦＲＰのコンポジット物性、耐熱性及び耐湿性を一段と向上させることができる。この含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは１０質量部〜３０質量部、より好ましくは１５質量部〜２５質量部の範囲で選ばれる。
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は、ビスフェノールＦとエピクロロヒドリンとの縮合反応生成物である。エポキシ当量が１５５〜１９０の範囲にあり、２５℃での粘度が４．０ポイズ〜４．５ポイズの範囲にあるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を使用することが好ましい。市販品では、エピコート８０７（油化シェルエポキシ社製）、エポトートＹＤＦ１７０（東都化成社製）、エピクロン８３０（大日本インキ化学工業社製）等がある。エポキシ樹脂組成物にビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を配合する場合、その配合量は全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは５０質量部以下、より好ましくは４０質量部以下、さらに好ましくは１５質量部以下の範囲から選ぶ。この含有量を５０質量部以下とすることにより、最終的に得られるエポキシ樹脂組成物の粘度調整を容易にすることができ、適正なプリプレグの製造を容易にすることができ、硬化物のガラス転移温度が低下することを防止して優れた耐熱性を得ることができる。
さらに他の成分としてフェノキシ樹脂を使用することができ、典型的には下式で示されるフェノキシ樹脂又はこれをエポキシ変性したものが使用できる。フェノキシ樹脂の具体例としては、ＹＰ５０（東都化成社製）、ＰＫＨＨ（フェノキシアソシエイツ社製）などの商品名ないしは商品番号で市販されているものを用いることができる。その含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは５質量部〜２０質量部の範囲、より好ましくは７質量部〜１８質量部の範囲で選ぶことができる。
ジアミノジフェニルスルホンとしては、４、４’−ジアミノジフェニルスルホンと３、３’−ジアミノジフェニルスルホンが使用でき、４、４’−ジアミノジフェニルスルホンが好ましい。これは硬化剤として機能する成分であって、これには例えばセイカキュア−Ｓ（商品名、和歌山化成工業社製）を好適に使用することができる。このセイカキュア−Ｓは平均粒径８μｍ〜９μｍの粉末である。使用量は、上記エポキシ樹脂組成物中に全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは３０質量部〜５０質量部の範囲で、より好ましくは３５質量部〜４５質量部の範囲で選ばれる。３０質量部以上とすることにより、ＣＦＲＰにしたときの物性、耐熱性、耐湿性が優れ、５０質量部以下とすることによりエポキシ樹脂組成物を繊維束へ容易に含浸することができる。
ジアミノジフェニルスルホンは、直径０．０１μｍ〜１０μｍの微粒子で上記エポキシ樹脂組成物中に分散していることが好ましい。この分散には、ニーダー、３本ロールなどの適当な手段を用いて混練する公知の分散方法を採用できる。
上記エボキシ樹脂組成物には、必要に応じ、その性能を損なわない範囲で上記した以外のエポキシ樹脂、靭性付与剤、フィラー、着色剤等を配合することができる。フィラーとしては、例えば、マイカ、アルミナ、タルク、微粉状シリカ、ウォラストナイト、セピオライト、塩基性硫酸マグネシウム、亜鉛末、アルミニウム粉、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カーボンブラックなどの無機充填剤、テフロン粉末、ポリエチレン粉末、ポリアミド粉末、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）粉末などの有機充填剤がある。フィラーを添加する場合、フィラーの添加量は上記エボキシ樹脂組成物中に全エポキシ樹脂１００質量部に対して、通常５質量部〜６０質量部程度とすることができる。
使用可能な着色剤としては有機顔料ではアゾ顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アンスラキノン系顔料等、無機顔料では二酸化チタン、黄鉛、コバルトバイオレット、ベンガラ等が例として挙げられる。
また、上記エポキシ樹脂組成物には、上記したジアミノジフェニルスルホン以外の硬化剤ないしは硬化促進剤を、必要に応じて配合することができる。その硬化剤としては、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジエチルベンゼン等が例示でき、硬化促進剤としては、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、三塩化ホウ素モノエチルアミン錯体等が例示できる。
〔ＣＦＲＰ中の炭素繊維〕
ＣＦＲＰに含まれる炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることができる。シリコンウエハと同等以上の引張弾性率とする観点から、使用する炭素繊維の引張弾性率は４００ＧＰａ以上が好ましく、５００ＧＰａ以上がより好ましく、６００ＧＰａ以上がさらに好ましい。また、ハンドリングや成形性の観点から、使用する炭素繊維の引張弾性率は１０００ＧＰａ以下が好ましく、９００ＧＰａ以下がより好ましく、８００ＧＰａ以下がさらに好ましい。このような引張弾性率を有する炭素繊維としてピッチ系炭素繊維を好適に用いることができる。ピッチ系炭素繊維を用いることはコストの観点からも好ましい。なお、ピッチ系炭素繊維はピッチから得られる炭素繊維であり、ＰＡＮ系炭素繊維はポリアクリロニトリルから得られる炭素繊維である。
ＣＦＲＰの強化繊維として炭素繊維のみを用いることもできるが、炭素繊維をガラス繊維、アラミド繊維、ステンレス繊維、銅繊維、ニッケル繊維、チタン繊維、タングステン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、炭化チタン繊維、窒化ホウ素繊維その他の繊維と組み合わせて用いることもできる。
上記した強化繊維の形態としては特に限定されず、一次元強化、二次元強化、三次元強化、ランダム強化等目的に応じて適宜選択することができる。例えば強化繊維を短繊維、織布、不織布、一方向材、二次元織物、三次元織物等、より具体的にはフェルト、マット、組布、ワリフ、疑似等方材、平織、朱子織、綾織、模紗織り、からみ織等の材料を積層して使用することもできる。
〔ＣＦＲＰの製造〕
ＣＦＲＰは通常知られた方法により製造できる。例えば前記のような形態に加工した強化繊維にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を含浸してプリプレグとし、さらにこれらを積層して硬化および成形すなわち硬化成形することによりＣＦＲＰとすることができる。中でも強化繊維に一方向材を使用したプリプレグを、０°、±４５°、９０°等の組で適宜配向させて積層し、所定の弾性率を有する成形物を得ることが好適な製造方法である。
前記強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させる方法としては公知の方法を適宜採用できるが、マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、樹脂を通常６０℃〜９０℃に加温して強化繊維に含浸させる、いわゆるホットメルト法を好ましく採用することができる。製造されたプリプレグ中のマトリックス樹脂の含量は強化繊維とマトリックス樹脂の総量に対して好ましくは２０質量％〜５０質量％、より好ましくは２５質量％〜４５質量％の範囲である。
マトリックス樹脂には所望に応じてフィラーを添加することができ、該フィラーとしてはマイカ、アルミナ、タルク、微粉状シリカ、ウォラストナイト、セピオライト、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ポリテトラフルオロエチレン粉末、亜鉛末、アルミニウム粉、有機微粒子、すなわちアクリル微粒子、エポキシ樹脂微粒子、ポリアミド微粒子、ポリウレタン微粒子等が挙げられる。
プレプレグは最終的にＣＦＲＰに成形される。その成形法としてはオートクレーブ成形法、シートローリング成形法などが使用できる。例えば、マトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を使用する場合、プリプレグをダミーウェハに適した形状になるように積層して、オートクレーブ中または加圧プレス等により通常１１０℃〜１５０℃で３０分〜３時間、加熱硬化させることによりＣＦＲＰとすることができる。得られたＣＦＲＰは品質が安定で、ボイドの少ないものを得ることができる。
上記エポキシ樹脂組成物を使用した場合の好ましい成形条件は、加熱温度１５０℃〜２００℃、硬化時間３０分〜２時間である。
ダミーウェハは精密な加工精度を必要とするので、得られたＣＦＲＰをダミーウェハに適した形状にさらに機械加工などにより加工することができる。
〔ダミーウエハの構造〕
以下、ＣＦＲＰを含むダミーウエハの形態について図面を参照しつつ詳しく述べる。
図１は、本発明のダミーウエハの一形態を示す模式図であって、図１（ａ）は上面図、同（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。このダミーウエハはウエハ基体１からなる。ウエハ基体は板状、特には円板状であり、上面側の主表面２ａ、下面側の主表面２ｂ、および端面３を有し、また位置あわせのための切り欠きであるノッチ４を有する。
ダミーウエハはウエハ基体のみからなる必要はなく、例えば、ウエハ基体上に発塵防止や引っ掻き傷防止等、所望の目的に応じた被覆層を有することもできる。図２（ａ）に示すダミーウエハは、ウエハ基体１の端面に、端面を被覆する端面被覆層４を有する。図２（ｂ）に示すダミーウエハは、ウエハ基体１の主表面に、それぞれの主表面を被覆する主表面被覆層５ａおよび５ｂを有する。ウエハ基体１上に一方の主表面被覆層（５ａまたは５ｂ）のみを有してもよいし、一方もしくは両方の主表面被覆層に加えて端面被覆層を有するなど、様々なバリエーションがあり得る。被覆層は例えば樹脂で形成することができる。またノッチを機械加工によって設けた場合、その加工面に被覆層を設けることもできる。
〔ウエハ基体〕
ウエハ基体は、一つの板状炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）からなることができ、また例えば、目的とするウエハ基体と同形でただし厚さが薄い、複数のＣＦＲＰからなる層（以下、ＣＦＲＰからなる層をＣＦＲＰ層という。）が接合されて厚さ方向に積層した板状積層体であってもよい。さらに例えばウエハ基体が、ＣＦＲＰ層に加えて、ウエハ基体と同形でただし厚さが薄い他の層を有することもできる。他の層としては、例えば樹脂からなる層や、炭素繊維を主な強化繊維としない繊維強化プラスチックからなる層を挙げることができる。
複数のＣＦＲＰ層を有するウエハ基体は、全て同じ形状、寸法、材料のＣＦＲＰ層が、同じ配向性をもって積層されたものであってもよいが、必ずしもこのような構成である必要はない。複数のＣＦＲＰ層が、厚さ、材料および配向性のうちの一つ以上において異なるものであってもよい。
例えば、ウエハ基体が、同じ形状、寸法、材料のＣＦＲＰ層が、異なる配向性をもって積層されたものであってもよい。ＣＦＲＰは炭素繊維の配向方向にはたわみにくく、それと直交する方向にはたわみやすいという性質を有する。複数のＣＦＲＰの配向性が異なっていると、これらが積層したウエハ基体のたわみの等方性が向上するという点で好ましい。
また例えばウエハ基体が、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、複数の一次元強化ＣＦＲＰ層のうちの、一部の層の炭素繊維の引張弾性率が、他の層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い形態がある。
図３に、二つの主表面側にそれぞれ位置するスキン層１１ａおよび１１ｂと、これらに挟まれるコア層１２を有するウエハ基体を模式的に示す。
図３に示されるようなウエハ基体において、ダミーウエハの曲げに対する強度にはコア層よりスキン層、しかも最外層の特性が重要である。
実質的に均一な曲げ剛性を得る（ダミーウェハは薄いものほど曲げ剛性の弱い部分から撓んでしまいやすいから、均一な曲げ特性は薄いもの程重要な特性になる）には積層する炭素繊維の弾性率を異なるものにすることが更に好ましく、スキン層の最外層（その強化方向すなわち炭素繊維の配向方向をダミーウエハの基準方向とする）には中または高弾性率の炭素繊維を使用し、その内側層（この層を基準方向と異なる方向、例えば９０°に配向させるとさらによい）には最外層よりも高弾性率の炭素繊維を使用することが好ましい。なお、本明細書中、角度表示については反時計回りを＋方向とする。
ウエハ基体の好ましい形態例として、ウエハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、前記一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層中の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層は、該基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するダミーウエハが挙げられる。
曲げ剛性は、レイヤーの曲げ弾性率に対して中立軸からの距離の３乗とレイヤー厚みを乗じたものとなるので、最外層は中立軸からの距離の影響を最も受けやすいため、好ましくは、該二つのスキン層のそれぞれの厚さは、該二つのスキン層とコア層の合計の厚さの１０％〜４５％である。
他の好ましい形態として、炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有するダミーウエハであって、
前記ウェハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、該コア層が、該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するとともに、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するダミーウエハが挙げられる。
このダミーウエハにおいて、前記二つのスキン層の少なくとも一方が、更に、前記基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または前記基準方向に対して−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有することが好ましい。
上記各形態のダミーウエハにおいて、機械加工時に表層の剥離を防止する観点から、さらに、それぞれの主表面に炭素繊維クロス層を有することが好ましい。
〔ウエハ基体の製造〕
ウエハ基体は、例えば、板状のＣＲＦＰを円状等所望の形状に機械加工することによって製造することができる。あるいは必要に応じて複数の板状ＣＦＲＰを接合して所望の厚さの一体化された板状部材とし、これを所望の形状に機械加工することにより製造することができる。１以上の板状ＣＦＲＰと、他の材料から成る板状部材を組み合わせて接合し、一体化された板状部材とし、これを所望の形状に機械加工することにより製造することができる。
〔ＳＥＭＩスタンダード〕
シリコンウエハについては、例えば、ＳＥＭＩ Ｍ１．１４−９５に、３００ｍｍ〜４００ｍｍ鏡面単結晶シリコンウエハのガイドラインが定められている。このガイドラインに記載される、寸法及び許容誤差に対する要求条件を表１にまとめる。
このようなシリコンウエハの代わりに用いられるダミーウエハは、形状、寸法をシリコンウエハと同じとすべきであるが、表１に示されるように、その厚さは０．８ｍｍと薄く、場合によっては０．５ｍｍと更に薄いものを要求されている。このように薄いダミーウエハを製造するためには、薄いプリプレグシートを多数積層することが好ましい。複数のプリプレグを用いることで、ダミーウエハ設計上の自由度が得られ、例えばＳＥＭＩスタンダードの要求寸法・許容誤差等に適合するダミーウエハを容易に得ることができるからである。特には、複数のプリプレグシートの配向性を変えて、疑似等方積層（例えば０／９０／４５°の組合せ）し、それぞれの強化繊維の弾性率も適宜変更することがより好ましい。ＣＦＲＰの曲げ剛性の異方性を解消できるからである。このような目的のため、厚さ１００μｍ以下のプリプレグシートを用いて、ＣＦＲＰを製造することが好ましい。ＣＦＲＰ製造に用いるプリプレグが、全て厚さ３０μｍ〜１００μｍのプリプレグシートであることがより好ましい。
〔加工面の被覆〕
ウェハ基体が加工面を有する場合は、極性溶剤に対して耐性を有しかつ７０℃以下の低温で硬化する樹脂（以下、被覆樹脂という。）で加工面が被覆されていることが好ましい。ここでいう加工面とは、機械加工等の加工によりＣＦＲＰ中の炭素繊維が露出した部分をいい、具体的には切断面、研磨面、Ｒ加工面、穴加工面、薄加工面等である。例えば、ウエハ基体の端面が機械加工によって形成された加工面である場合、図２（ａ）のように端面に被覆層を設けることが好ましい。加工面を被覆することにより、加工面からの炭素による汚染を防止して、ＣＦＲＰ製ダミーウェハが本来有している軽量性および高剛性を活かしつつ、精密機器材料を汚染しにくく処理したダミーウェハを得ることができる。またこの被覆は、引っ掻き傷防止など、端面保護の効果もある。
被覆樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂、室温−中温硬化型エポキシ樹脂、湿気硬化型シリコーン樹脂等あるいはこれらから選ばれる２種以上の樹脂の混合物が挙げられる。
例えば、これら樹脂から選ばれる２種類の樹脂の混合質量比は、１：０．０５〜０．０５：１が好ましい。
樹脂が極性溶剤に対して耐性があるとは、極性溶剤を含ませた布で樹脂塗布面を拭いても容易に塗布面が溶けたり、膨潤したり、べたついたりせず、ダミーウェハから炭素繊維起源の炭素微粒子等のゴミや塵が実質的に飛散しないことを意味し、更に樹脂塗布面の拭き取りに使用した布が炭素微粒子等で実質的に汚染されないことをいう。
極性溶剤とは、アセトン系あるいはアルコール系の溶剤等であり、例えばアセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールおよびこれらの混合物等をいう。
前記アクリル樹脂としては、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコーンアクリレート、アクリルアクリレートおよびこれらの混合物等がある。
これら被覆樹脂に、室温硬化のための過酸化物または紫外線硬化のための触媒を添加して、室温または紫外線照射により樹脂を硬化することができる。
室温−中温硬化型エポキシ樹脂とは、通常１０℃〜９０℃、好ましくは２０℃〜８０℃で硬化するエポキシ樹脂である。９０℃以下で硬化すればＣＦＲＰ部材の熱変形を防止することができる。前記室温−中温硬化型エポキシ樹脂としては、脂環式アミンおよび／あるいは芳香族アミンとエポキシ樹脂とのエポキシド反応物によるものを好ましく用いることができる。
前記紫外線硬化型エポキシ樹脂としては、例えば液状のビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂あるいはこれらの混合物等を用いることができる。芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタロセン化合物およびこれらの混合物等を、硬化触媒として紫外線硬化型エポキシ樹脂に添加できる。
前記シリコーン樹脂としては、アルキド変性型シリコーン樹脂、エポキシ変性型シリコーン樹脂、湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂、湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂、付加反応型シリコーン樹脂が使用できるが、湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂、湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂が好ましい。
前記湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂としては、例えばＳＲ２４１０、ＳＲ２４０６、ＳＲ２４２０、ＳＲ２４１６（各々商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）、ＫＥ４８９５（商品名、信越化学（株）製）が使用できる。
前記湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂の硬化触媒としては、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレートおよびこれらの混合物等が使用される。
前記湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂としては、例えばＳＲ２４０５、ＳＲ２４１１（各々商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）、ＫＥ４４５（商品名、信越化学（株）製）が使用できる。
前記湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂の硬化触媒としては、湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂と同様にジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレートおよびこれらの混合物等が使用できる。
被覆方法としては、溶剤で５質量部〜６０質量部に希釈した被覆樹脂を、ダミーウェハの加工面に塗布して、塗布された該樹脂を７０℃以下で加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。この方法により、極性溶剤に対して耐性を有しかつ７０℃以下の低温で硬化する樹脂（被覆樹脂）で加工面が被覆されているダミーウェハが得られる。溶剤で希釈した被覆樹脂の濃度を５質量部以上とすることにより、希釈被覆樹脂を加工面に塗布して得られる被膜が薄くなるのを防止でき、６０質量部以下とすることにより、塗布された被覆樹脂が硬化後に部材表面に塗りムラによる凹凸が生じることを優れて防止できる。
被覆樹脂の塗布方法は特に限定されず、どのような方法も適宜使用できるが、ダミーウェハの加工面に塗布被覆できればよく、刷毛塗り、スプレー吹き付け、ロール塗り等を採用できる。
溶剤で希釈した被覆樹脂を塗布・硬化して得られる被覆層の厚さは、例えば５μｍ〜３０μｍであることができる。３０μｍ以下とすることにより、乾燥に長時間かかることを防止でき、また、液だれやムラを優れて防止できる。一方５μｍ以上とすることにより、被覆の効果が良好に得られる。
前記被覆樹脂の硬化温度は、２０℃〜７０℃が好ましく、７０℃以下で硬化することにより、硬化の際、ダミーウェハに熱による反りや変形が生じることを優れて防止できる。
実施例１ ダミーウェハの積層成形
以下に示す手順で、図４に示すダミーウエハを作成した。
（１）複合材料用樹脂組成物の製造
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としてエポトートＹＤ１２８（商品名、東都化成社製）３０質量部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としてエポトートＹＤＰＮ６３８（商品名、東都化成社製）５０質量部、フェノキシ樹脂としてフェノトートＹＰ５０（商品名、東都化成社製）１０質量部を２００℃で１．５時間混合し、これを９０℃に冷却した。これにグリシジルアミン型エポキシ樹脂であるエポトートＹＨ４３４（商品名、東都化成社製）２０質量部と、硬化剤である４、４’−ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）（商品名：セイカキュア−Ｓ、和歌山化成工業社製）４０質量部を真空脱気下に均一混合して耐熱性のエポキシ樹脂組成物を得た後、これを他の容器に移し替えて冷却した。
（２）スキン層の作製
引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：７０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０６７ｍｍ）を、その強化方向がダミーウェハの基準方向に対して９０°方向となるように１枚と、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：８５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０８９ｍｍ）を１枚（その強化方向がダミーウエハの基準方向すなわち０°方向となる）積層して、オートクレーブにより硬化し、厚み０．１５６ｍｍのスキン層を作製した。なおピッチ系炭素繊維を用いた前者のプリプレグの硬化成形物のスキン層における体積割合は４３％とし、残りの５７％はＰＡＮ系炭素繊維を用いた後者のプリプレグの硬化成形物とした。また、上記ピッチ系炭素繊維を含むプリプレグシートは、ダミーウェハ完成時にはピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層２２ａおよび２２ｂとなり、上記ＰＡＮ系炭素繊維を含むプリプレグシートは、ＰＡＮ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層２１ａおよび２１ｂとなる（これらが最外ＣＦＲＰ層となる）。
（３）コア層の作製
引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて前記エポキシ樹脂組成物に含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４８ｍｍ）、および直交する２方向にガラス繊維を有するガラス繊維織物に、上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得たガラス繊維織物プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：８０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３５質量％、厚み０．０６６ｍｍ）を使用し、最初に引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートをその強化方向がダミーウェハの基準方向に対して＋４５°となるように、次に上記引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、その強化方向がダミーウェハの基準方向に対して−４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層した。さらにこの上に、上記ガラス繊維織物プリプレグシートを、その強化方向のひとつが、ダミーウェハの基準方向と一致するように、１枚積層した。最後にこの上に、上記引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートをその強化方向がダミーウェハの基準方向に対して−４５°となるように、次に上記引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、その強化方向がダミーウェハの基準方向に対して＋４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層して、オートクレーブにより硬化し、厚み０．２５８ｍｍのコア層を作製した。
なおピッチ系炭素繊維を用いた前者のプリプレグの硬化成形物のコア層における体積割合は７４％とし、残りの２６％はガラス繊維を用いた後者のプリプレグの硬化成形物とした。上記ピッチ系炭素繊維を含むプリプレグシートの積層体は、ダミーウェハ完成時にはピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層２３ａおよび２３ｂとなり、ガラス繊維を含むプリプレグシートは、ガラス繊維を含むガラス繊維強化プラスチック層２４となる。
（４）ウェハ基体の作製
上記スキン層を二つ用意し、これらの間に上記コア層を配置させて接合し、さらに両スキン層の表面に、それぞれ引張弾性率２３０ＧＰａの炭素繊維の織物（朱子織、厚み０．１ｍｍ）を積層して炭素繊維クロス層を形成させて、厚み０．７７０ｍｍのＣＦＲＰ板を得た。このクロス層は完成時に炭素繊維クロス層３１ａおよび３１ｂとなる。このＣＦＲＰ板から機械加工により、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。なお、二つのスキン層にそれぞれ存在する最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は揃えた。
（５）加工面樹脂被覆処理
上記円板状ＣＦＲＰ板の加工面である端部を、エタノールをしみこませた無塵のクリーンクロス（ポリエステルニット）で拭った後、湿気硬化アルコール型シリコーンコーティング剤ＳＲ２４１０（商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製、樹脂濃度２０質量部、溶剤：リグロイン）をハケを用いて前記加工面に塗布した。塗布されたシリコーンコーティング剤を乾燥後、さらに十分にコーティング剤の硬化を進めるため、５０℃の乾燥炉中で１時間硬化させ、被覆層４を形成し、ダミーウエハを得た。
このとき、塗布面の塗りムラや凹凸はなかった。その後、エタノールをしみこませた無塵のクリーンクロス（ポリエステルニット）で塗布面を十分拭ったが、ダミーウェハ端部の被覆樹脂塗布面およびクリーンクロスの汚れは観察されなかった。
（６）機械的物性の試験（曲げ剛性の均一性）
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７０ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表２に示す通り、実施例１におけるダミーウェハは、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が小さい、等方性を有していた。
（７）平面精度の試験
上記ダミーウェハの中心、および中心から半径方向に３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍ、および１５０ｍｍ（ダミーウェハの円周部）の円周について、１５°毎に厚みを測定した。厚みの測定点数は、１２１点となった。最大厚みと最小厚みとの差は、０．０２ｍｍであり、実施例１のダミーウェハは均一な厚みを有していた。
（８）耐熱性
上記ダミーウエハに、ダミーウエハとほぼ同形状の黒鉛板（質量１ｋｇ）を載せた状態で、大気中２００℃の電気炉に１０分間投入した。その後、炉外に取り出し、１０分間室温に放置して空冷するという熱衝撃試験を５０サイクル行った。その結果、反りや剥離等の異状は全く生じなかった。また、試験前後の質量変化も全くなかった。
（９）アウトガス検査
真空度７．０×１０−３Ｐａ以下の条件により、アウトガス特性を評価した。実施例１のダミーウェハは、質量損失および再凝縮物質量比いずれに関しても良好なアウトガス特性を有していた。
本発明のダミーウエハの形状には特段の制限はないが、通常、実際の半導体製品に用いられるプライムウエハと同じ形状とされる。プライムウエハの形状については、例えば、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）スタンダードに定められている。ダミーウエハの寸法についても同様である。
炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという。）は軽量で割れにくく、平面精度を高くすることや歪みを少なくすることが容易であり、光センサにも反応しやすく、しかもシリコンなどに比べて安価である。本発明のダミーウエハは、このように優れたＣＦＲＰを含むため、これらの点において極めて優れたものである。また、ＣＦＲＰは石英等のように透明ではないため、光センサーも容易に反応する。
〔ＣＦＲＰ中のマトリックス樹脂〕
ＣＦＲＰは炭素繊維を主とする強化繊維にマトリックス樹脂を含浸してプリプレグとし、プリプレグを必要に応じて積層したのち、マトリックス樹脂を硬化させて得ることができる。
マトリックス樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂およびこれらの２以上の混合物が使用でき、特に熱硬化性樹脂が好ましく使用できる。
熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、アラミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができ、エポキシ樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂としては、ナイロン樹脂、液晶性芳香族ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶性芳香族ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ビニロン樹脂、アラミド樹脂、フッ素樹脂等の樹脂を使用することができる。
〔マトリックス樹脂の物性〕
マトリックス樹脂は、２５℃で好ましくは５，０００ポイズ〜１，０００，０００ポイズ、より好ましくは１０，０００ポイズ〜１，０００，０００ポイズ、さらに好ましくは５０，０００ポイズ〜１５０，０００ポイズの、５０℃では好ましくは１，０００ポイズ〜３０，０００ポイズ、より好ましくは１，０００ポイズ〜１０，０００ポイズの粘度を有している。ＣＦＲＰ製造用のマトリックス樹脂の２５℃での粘度を１，０００，０００ポイズ以下とすることにより、プリプレグが固くなってタックネスが低下することを優れて防止でき、５，０００ポイズ以上とすることにより、タックネスが強くプリプレグ積層時に一度貼り合わせたプリプレグが剥がれにくくなってプリプレグの積層の修正などが難しくなることを優れて防止できる。また、５０℃での粘度を１，０００ポイズ以上とすることにより、樹脂の含浸性が良く、成形時のレジンフロー性が大きくなることを優れて防止でき、５０℃での粘度を３０，０００ポイズ以下とすることにより、成形時のレジンフロー性が小さく樹脂の含浸性が劣ることを優れて防止できる。
〔プリプレグ中のマトリックス樹脂の量〕
プリプレグ中に含まれるマトリックス樹脂の量は、これにフィラーなどの任意成分が含まれているか、含まれていないかに拘らず、強化繊維とマトリックス樹脂の総量に対して好ましくは２０質量％〜５０質量％、より好ましくは２５質量％〜４５質量％の範囲で選ばれる。
〔耐熱性エポキシ樹脂組成物〕
硬化剤としてジアミノジフェニルスルホンを使用したエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂として使用すれば、ダミーウエハの耐熱温度を２３０℃まで高めることができ、極めて良好なコンポジット物性と優れた耐熱性及び実質的にアウトガスのないダミーウェハを製造することができる。アウトガスは樹脂から外部に出てくるガスであり、これが半導体製造プロセスの汚染源となる場合がある。
上記エポキシ樹脂組成物に用いるエポキシ樹脂としては各種のエポキシ樹脂を使用することができるが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂から選ばれる１あるいは２以上の組み合わせとジアミノジフェニルスルホンからなるエポキシ樹脂組成物が好ましい。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、２０℃で液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好ましく使用される。ここで、２０℃で液状とは当該温度で樹脂の粘度が１ポイズ〜１０００ポイズ、好ましくは１０ポイズ〜５００ポイズの範囲にあることをいう。２０℃で液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の具体例を示せば、エポトートＹＤ１２８、ＹＤ１３４（以上東都化成社製）、エピコート８２８、８３４（以上油化シェルエポキシ社製）等の商品名ないしは商品番号で市販されているビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を挙げることができる。エポキシ樹脂組成物におけるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは２０質量部〜４０質量部、より好ましくは２５質量部〜３５質量部の範囲で選ばれる。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の含有量を２０質量部以上とすることにより、エポキシ樹脂組成物の粘度が高くなって炭素繊維等の繊維束への含浸が難しくなることを良好に防止でき、中間材であるプリプレグにしたときのタック（粘着性）が低下することを良好に防止できる。一方、４０質量部以下とすることにより、プリプレグにしたときのタックが強くなってその取り扱いが難しくなることを良好に防止でき、複合材料にしたときのコンポジット物性が低下し、耐熱性、耐湿性が低下することを良好に防止できる。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、５２℃での粘度が１０ポイズ〜３０００ポイズ、より好ましくは１０ポイズ〜２０００ポイズのフェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましく使用される。使用可能な樹脂の具体例としては、エピコート１５２、１５４（以上油化シェルエポキシ社製）、ＤＥＮ４３１、４３８、４３９（以上ダウケミカル社製）、フェノトートＹＰ５０、ＹＤＰＮ６３８（東都化成社製）等の商品名ないしは商品番号で市販されているフェノールノボラック型エポキシ樹脂を挙げることができる。これを使用することで複合材料のコンポジット物性、耐熱性及び耐湿性を向上させることができる。フェノールノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ樹脂組成物中の含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは４０質量部〜６０質量部、より好ましくは４５質量部〜５５質量部の範囲で選択される。
グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、４官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂が好ましく、より詳しくはテトラグリシジルジアミノジフェニルメタンが好ましい。この種の４官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、エポトートＹＨ４３４（東都化成社製）、ＥＬＭ４３４（住友化学工業社製）、エピコート６０４（油化シェルエポキシ）等の商品名ないしは商品番号で市販されている。この成分をエポキシ樹脂組成物中に配合することによってＣＦＲＰのコンポジット物性、耐熱性及び耐湿性を一段と向上させることができる。この含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは１０質量部〜３０質量部、より好ましくは１５質量部〜２５質量部の範囲で選ばれる。
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂は、ビスフェノールＦとエピクロロヒドリンとの縮合反応生成物である。エポキシ当量が１５５〜１９０の範囲にあり、２５℃での粘度が４．０ポイズ〜４．５ポイズの範囲にあるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を使用することが好ましい。市販品では、エピコート８０７（油化シェルエポキシ社製）、エポトートＹＤＦ１７０（東都化成社製）、エピクロン８３０（大日本インキ化学工業社製）等がある。エポキシ樹脂組成物にビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を配合する場合、その配合量は全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは５０質量部以下、より好ましくは４０質量部以下、さらに好ましくは１５質量部以下の範囲から選ぶ。この含有量を５０質量部以下とすることにより、最終的に得られるエポキシ樹脂組成物の粘度調整を容易にすることができ、適正なプリプレグの製造を容易にすることができ、硬化物のガラス転移温度が低下することを防止して優れた耐熱性を得ることができる。
さらに他の成分としてフェノキシ樹脂を使用することができ、典型的には下式で示されるフェノキシ樹脂又はこれをエポキシ変性したものが使用できる。フェノキシ樹脂の具体例としては、ＹＰ５０（東都化成社製）、ＰＫＨＨ（フェノキシアソシエイツ社製）などの商品名ないしは商品番号で市販されているものを用いることができる。その含有量は、全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは５質量部〜２０質量部の範囲、より好ましくは７質量部〜１８質量部の範囲で選ぶことができる。
ジアミノジフェニルスルホンとしては、４、４’−ジアミノジフェニルスルホンと３、３’−ジアミノジフェニルスルホンが使用でき、４、４’−ジアミノジフェニルスルホンが好ましい。これは硬化剤として機能する成分であって、これには例えばセイカキュア−Ｓ（商品名、和歌山化成工業社製）を好適に使用することができる。このセイカキュア−Ｓは平均粒径８μｍ〜９μｍの粉末である。使用量は、上記エポキシ樹脂組成物中に全エポキシ樹脂１００質量部に対して、好ましくは３０質量部〜５０質量部の範囲で、より好ましくは３５質量部〜４５質量部の範囲で選ばれる。３０質量部以上とすることにより、ＣＦＲＰにしたときの物性、耐熱性、耐湿性が優れ、５０質量部以下とすることによりエポキシ樹脂組成物を繊維束へ容易に含浸することができる。
ジアミノジフェニルスルホンは、直径０．０１μｍ〜１０μｍの微粒子で上記エポキシ樹脂組成物中に分散していることが好ましい。この分散には、ニーダー、３本ロールなどの適当な手段を用いて混練する公知の分散方法を採用できる。
上記エボキシ樹脂組成物には、必要に応じ、その性能を損なわない範囲で上記した以外のエポキシ樹脂、靭性付与剤、フィラー、着色剤等を配合することができる。フィラーとしては、例えば、マイカ、アルミナ、タルク、微粉状シリカ、ウォラストナイト、セピオライト、塩基性硫酸マグネシウム、亜鉛末、アルミニウム粉、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カーボンブラックなどの無機充填剤、テフロン粉末、ポリエチレン粉末、ポリアミド粉末、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）粉末などの有機充填剤がある。フィラーを添加する場合、フィラーの添加量は上記エボキシ樹脂組成物中に全エポキシ樹脂１００質量部に対して、通常５質量部〜６０質量部程度とすることができる。
使用可能な着色剤としては有機顔料ではアゾ顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、アンスラキノン系顔料等、無機顔料では二酸化チタン、黄鉛、コバルトバイオレット、ベンガラ等が例として挙げられる。
また、上記エポキシ樹脂組成物には、上記したジアミノジフェニルスルホン以外の硬化剤ないしは硬化促進剤を、必要に応じて配合することができる。その硬化剤としては、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジエチルベンゼン等が例示でき、硬化促進剤としては、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、三塩化ホウ素モノエチルアミン錯体等が例示できる。
〔ＣＦＲＰ中の炭素繊維〕
ＣＦＲＰに含まれる炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を用いることができる。シリコンウエハと同等以上の引張弾性率とする観点から、使用する炭素繊維の引張弾性率は４００ＧＰａ以上が好ましく、５００ＧＰａ以上がより好ましく、６００ＧＰａ以上がさらに好ましい。また、ハンドリングや成形性の観点から、使用する炭素繊維の引張弾性率は１０００ＧＰａ以下が好ましく、９００ＧＰａ以下がより好ましく、８００ＧＰａ以下がさらに好ましい。このような引張弾性率を有する炭素繊維としてピッチ系炭素繊維を好適に用いることができる。ピッチ系炭素繊維を用いることはコストの観点からも好ましい。なお、ピッチ系炭素繊維はピッチから得られる炭素繊維であり、ＰＡＮ系炭素繊維はポリアクリロニトリルから得られる炭素繊維である。
ＣＦＲＰの強化繊維として炭素繊維のみを用いることもできるが、炭素繊維をガラス繊維、アラミド繊維、ステンレス繊維、銅繊維、ニッケル繊維、チタン繊維、タングステン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、炭化チタン繊維、窒化ホウ素繊維その他の繊維と組み合わせて用いることもできる。
上記した強化繊維の形態としては特に限定されず、一次元強化、二次元強化、三次元強化、ランダム強化等目的に応じて適宜選択することができる。例えば強化繊維を短繊維、織布、不織布、一方向材、二次元織物、三次元織物等、より具体的にはフェルト、マット、組布、ワリフ、疑似等方材、平織、朱子織、綾織、模紗織り、からみ織等の材料を積層して使用することもできる。
〔ＣＦＲＰの製造〕
ＣＦＲＰは通常知られた方法により製造できる。例えば前記のような形態に加工した強化繊維にマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を含浸してプリプレグとし、さらにこれらを積層して硬化および成形すなわち硬化成形することによりＣＦＲＰとすることができる。中でも強化繊維に一方向材を使用したプリプレグを、０°、±４５°、９０°等の組で適宜配向させて積層し、所定の弾性率を有する成形物を得ることが好適な製造方法である。
前記強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させる方法としては公知の方法を適宜採用できるが、マトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、樹脂を通常６０℃〜９０℃に加温して強化繊維に含浸させる、いわゆるホットメルト法を好ましく採用することができる。製造されたプリプレグ中のマトリックス樹脂の含量は強化繊維とマトリックス樹脂の総量に対して好ましくは２０質量％〜５０質量％、より好ましくは２５質量％〜４５質量％の範囲である。
マトリックス樹脂には所望に応じてフィラーを添加することができ、該フィラーとしてはマイカ、アルミナ、タルク、微粉状シリカ、ウォラストナイト、セピオライト、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ポリテトラフルオロエチレン粉末、亜鉛末、アルミニウム粉、有機微粒子、すなわちアクリル微粒子、エポキシ樹脂微粒子、ポリアミド微粒子、ポリウレタン微粒子等が挙げられる。
プレプレグは最終的にＣＦＲＰに成形される。その成形法としてはオートクレーブ成形法、シートローリング成形法などが使用できる。例えば、マトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を使用する場合、プリプレグをダミーウェハに適した形状になるように積層して、オートクレーブ中または加圧プレス等により通常１１０℃〜１５０℃で３０分〜３時間、加熱硬化させることによりＣＦＲＰとすることができる。得られたＣＦＲＰは品質が安定で、ボイドの少ないものを得ることができる。
上記エポキシ樹脂組成物を使用した場合の好ましい成形条件は、加熱温度１５０℃〜２００℃、硬化時間３０分〜２時間である。
ダミーウェハは精密な加工精度を必要とするので、得られたＣＦＲＰをダミーウェハに適した形状にさらに機械加工などにより加工することができる。
〔ダミーウエハの構造〕
以下、ＣＦＲＰを含むダミーウエハの形態について図面を参照しつつ詳しく述べる。
図１は、本発明のダミーウエハの一形態を示す模式図であって、図１（ａ）は上面図、同（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。このダミーウエハはウエハ基体１からなる。ウエハ基体は板状、特には円板状であり、上面側の主表面２ａ、下面側の主表面２ｂ、および端面３を有し、また位置あわせのための切り欠きであるノッチ４を有する。
ダミーウエハはウエハ基体のみからなる必要はなく、例えば、ウエハ基体上に発塵防止や引っ掻き傷防止等、所望の目的に応じた被覆層を有することもできる。図２（ａ）に示すダミーウエハは、ウエハ基体１の端面に、端面を被覆する端面被覆層４を有する。図２（ｂ）に示すダミーウエハは、ウエハ基体１の主表面に、それぞれの主表面を被覆する主表面被覆層５ａおよび５ｂを有する。ウエハ基体１上に一方の主表面被覆層（５ａまたは５ｂ）のみを有してもよいし、一方もしくは両方の主表面被覆層に加えて端面被覆層を有するなど、様々なバリエーションがあり得る。被覆層は例えば樹脂で形成することができる。またノッチを機械加工によって設けた場合、その加工面に被覆層を設けることもできる。
〔ウエハ基体〕
ウエハ基体は、一つの板状炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）からなることができ、また例えば、目的とするウエハ基体と同形でただし厚さが薄い、複数のＣＦＲＰからなる層（以下、ＣＦＲＰからなる層をＣＦＲＰ層という。）が接合されて厚さ方向に積層した板状積層体であってもよい。さらに例えばウエハ基体が、ＣＦＲＰ層に加えて、ウエハ基体と同形でただし厚さが薄い他の層を有することもできる。他の層としては、例えば樹脂からなる層や、炭素繊維を主な強化繊維としない繊維強化プラスチックからなる層を挙げることができる。
複数のＣＦＲＰ層を有するウエハ基体は、全て同じ形状、寸法、材料のＣＦＲＰ層が、同じ配向性をもって積層されたものであってもよいが、必ずしもこのような構成である必要はない。複数のＣＦＲＰ層が、厚さ、材料および配向性のうちの一つ以上において異なるものであってもよい。
例えば、ウエハ基体が、同じ形状、寸法、材料のＣＦＲＰ層が、異なる配向性をもって積層されたものであってもよい。ＣＦＲＰは炭素繊維の配向方向にはたわみにくく、それと直交する方向にはたわみやすいという性質を有する。複数のＣＦＲＰの配向性が異なっていると、これらが積層したウエハ基体のたわみの等方性が向上するという点で好ましい。
また例えばウエハ基体が、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、複数の一次元強化ＣＦＲＰ層のうちの、一部の層の炭素繊維の引張弾性率が、他の層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い形態がある。
図３に、二つの主表面側にそれぞれ位置するスキン層１１ａおよび１１ｂと、これらに挟まれるコア層１２を有するウエハ基体を模式的に示す。
図３に示されるようなウエハ基体において、ダミーウエハの曲げに対する強度にはコア層よりスキン層、しかも最外層の特性が重要である。
実質的に均一な曲げ剛性を得る（ダミーウェハは薄いものほど曲げ剛性の弱い部分から撓んでしまいやすいから、均一な曲げ特性は薄いもの程重要な特性になる）には積層する炭素繊維の弾性率を異なるものにすることが更に好ましく、スキン層の最外層（その強化方向すなわち炭素繊維の配向方向をダミーウエハの基準方向とする）には中または高弾性率の炭素繊維を使用し、その内側層（この層を基準方向と異なる方向、例えば９０°に配向させるとさらによい）には最外層よりも高弾性率の炭素繊維を使用することが好ましい。なお、本明細書中、角度表示については反時計回りを＋方向とする。
ウエハ基体の好ましい形態例として、ウエハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、前記一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層中の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層は、該基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するダミーウエハが挙げられる。
曲げ剛性は、レイヤーの曲げ弾性率に対して中立軸からの距離の３乗とレイヤー厚みを乗じたものとなるので、最外層は中立軸からの距離の影響を最も受けやすいため、好ましくは、該二つのスキン層のそれぞれの厚さは、該二つのスキン層とコア層の合計の厚さの１０％〜４５％である。
他の好ましい形態として、炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有するダミーウエハであって、
前記ウェハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、該コア層が、該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するとともに、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するダミーウエハが挙げられる。
このダミーウエハにおいて、前記二つのスキン層の少なくとも一方が、更に、前記基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または前記基準方向に対して−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有することが好ましい。
上記各形態のダミーウエハにおいて、機械加工時に表層の剥離を防止する観点から、さらに、それぞれの主表面に炭素繊維クロス層を有することが好ましい。
〔ウエハ基体の製造〕
ウエハ基体は、例えば、板状のＣＲＦＰを円状等所望の形状に機械加工することによって製造することができる。あるいは必要に応じて複数の板状ＣＦＲＰを接合して所望の厚さの一体化された板状部材とし、これを所望の形状に機械加工することにより製造することができる。１以上の板状ＣＦＲＰと、他の材料から成る板状部材を組み合わせて接合し、一体化された板状部材とし、これを所望の形状に機械加工することにより製造することができる。
〔ＳＥＭＩスタンダード〕
シリコンウエハについては、例えば、ＳＥＭＩ Ｍ１．１４−９５に、３００ｍｍ〜４００ｍｍ鏡面単結晶シリコンウエハのガイドラインが定められている。このガイドラインに記載される、寸法及び許容誤差に対する要求条件を表１にまとめる。
このようなシリコンウエハの代わりに用いられるダミーウエハは、形状、寸法をシリコンウエハと同じとすべきであるが、表１に示されるように、その厚さは０．８ｍｍと薄く、場合によっては０．５ｍｍと更に薄いものを要求されている。このように薄いダミーウエハを製造するためには、薄いプリプレグシートを多数積層することが好ましい。複数のプリプレグを用いることで、ダミーウエハ設計上の自由度が得られ、例えばＳＥＭＩスタンダードの要求寸法・許容誤差等に適合するダミーウエハを容易に得ることができるからである。特には、複数のプリプレグシートの配向性を変えて、疑似等方積層（例えば０／９０／４５°の組合せ）し、それぞれの強化繊維の弾性率も適宜変更することがより好ましい。ＣＦＲＰの曲げ剛性の異方性を解消できるからである。このような目的のため、厚さ１００μｍ以下のプリプレグシートを用いて、ＣＦＲＰを製造することが好ましい。ＣＦＲＰ製造に用いるプリプレグが、全て厚さ３０μｍ〜１００μｍのプリプレグシートであることがより好ましい。
ウェハ基体が加工面を有する場合は、極性溶剤に対して耐性を有しかつ７０℃以下の低温で硬化する樹脂（以下、被覆樹脂という。）で加工面が被覆されていることが好ましい。ここでいう加工面とは、機械加工等の加工によりＣＦＲＰ中の炭素繊維が露出した部分をいい、具体的には切断面、研磨面、Ｒ加工面、穴加工面、薄加工面等である。例えば、ウエハ基体の端面が機械加工によって形成された加工面である場合、図２（ａ）のように端面に被覆層を設けることが好ましい。加工面を被覆することにより、加工面からの炭素による汚染を防止して、ＣＦＲＰ製ダミーウェハが本来有している軽量性および高剛性を活かしつつ、精密機器材料を汚染しにくく処理したダミーウェハを得ることができる。またこの被覆は、引っ掻き傷防止など、端面保護の効果もある。
被覆樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂、室温−中温硬化型エポキシ樹脂、湿気硬化型シリコーン樹脂等あるいはこれらから選ばれる２種以上の樹脂の混合物が挙げられる。
例えば、これら樹脂から選ばれる２種類の樹脂の混合質量比は、１：０．０５〜０．０５：１が好ましい。
樹脂が極性溶剤に対して耐性があるとは、極性溶剤を含ませた布で樹脂塗布面を拭いても容易に塗布面が溶けたり、膨潤したり、べたついたりせず、ダミーウェハから炭素繊維起源の炭素微粒子等のゴミや塵が実質的に飛散しないことを意味し、更に樹脂塗布面の拭き取りに使用した布が炭素微粒子等で実質的に汚染されないことをいう。
極性溶剤とは、アセトン系あるいはアルコール系の溶剤等であり、例えばアセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールおよびこれらの混合物等をいう。
前記アクリル樹脂としては、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エポキシアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコーンアクリレート、アクリルアクリレートおよびこれらの混合物等がある。
これら被覆樹脂に、室温硬化のための過酸化物または紫外線硬化のための触媒を添加して、室温または紫外線照射により樹脂を硬化することができる。
室温−中温硬化型エポキシ樹脂とは、通常１０℃〜９０℃、好ましくは２０℃〜８０℃で硬化するエポキシ樹脂である。９０℃以下で硬化すればＣＦＲＰ部材の熱変形を防止することができる。前記室温−中温硬化型エポキシ樹脂としては、脂環式アミンおよび／あるいは芳香族アミンとエポキシ樹脂とのエポキシド反応物によるものを好ましく用いることができる。
前記紫外線硬化型エポキシ樹脂としては、例えば液状のビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂あるいはこれらの混合物等を用いることができる。芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタロセン化合物およびこれらの混合物等を、硬化触媒として紫外線硬化型エポキシ樹脂に添加できる。
前記シリコーン樹脂としては、アルキド変性型シリコーン樹脂、エポキシ変性型シリコーン樹脂、湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂、湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂、付加反応型シリコーン樹脂が使用できるが、湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂、湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂が好ましい。
前記湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂としては、例えばＳＲ２４１０、ＳＲ２４０６、ＳＲ２４２０、ＳＲ２４１６（各々商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）、ＫＥ４８９５（商品名、信越化学（株）製）が使用できる。
前記湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂の硬化触媒としては、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレートおよびこれらの混合物等が使用される。
前記湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂としては、例えばＳＲ２４０５、ＳＲ２４１１（各々商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）、ＫＥ４４５（商品名、信越化学（株）製）が使用できる。
前記湿気硬化オキシム型シリコーン樹脂の硬化触媒としては、湿気硬化アルコール型シリコーン樹脂と同様にジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレートおよびこれらの混合物等が使用できる。
被覆方法としては、溶剤で５質量部〜６０質量部に希釈した被覆樹脂を、ダミーウェハの加工面に塗布して、塗布された該樹脂を７０℃以下で加熱硬化させる方法が好ましく用いられる。この方法により、極性溶剤に対して耐性を有しかつ７０℃以下の低温で硬化する樹脂（被覆樹脂）で加工面が被覆されているダミーウェハが得られる。溶剤で希釈した被覆樹脂の濃度を５質量部以上とすることにより、希釈被覆樹脂を加工面に塗布して得られる被膜が薄くなるのを防止でき、６０質量部以下とすることにより、塗布された被覆樹脂が硬化後に部材表面に塗りムラによる凹凸が生じることを優れて防止できる。
被覆樹脂の塗布方法は特に限定されず、どのような方法も適宜使用できるが、ダミーウェハの加工面に塗布被覆できればよく、刷毛塗り、スプレー吹き付け、ロール塗り等を採用できる。
溶剤で希釈した被覆樹脂を塗布・硬化して得られる被覆層の厚さは、例えば５μｍ〜３０μｍであることができる。３０μｍ以下とすることにより、乾燥に長時間かかることを防止でき、また、液だれやムラを優れて防止できる。一方５μｍ以上とすることにより、被覆の効果が良好に得られる。
前記被覆樹脂の硬化温度は、２０℃〜７０℃が好ましく、７０℃以下で硬化することにより、硬化の際、ダミーウェハに熱による反りや変形が生じることを優れて防止できる。
実施例１ ダミーウェハの積層成形
以下に示す手順で、図４に示すダミーウエハを作成した。
（１）複合材料用樹脂組成物の製造
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としてエポトートＹＤ１２８（商品名、東都化成社製）３０質量部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としてエポトートＹＤＰＮ６３８（商品名、東都化成社製）５０質量部、フェノキシ樹脂としてフェノトートＹＰ５０（商品名、東都化成社製）１０質量部を２００℃で１．５時間混合し、これを９０℃に冷却した。これにグリシジルアミン型エポキシ樹脂であるエポトートＹＨ４３４（商品名、東都化成社製）２０質量部と、硬化剤である４、４’−ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）（商品名：セイカキュア−Ｓ、和歌山化成工業社製）４０質量部を真空脱気下に均一混合して耐熱性のエポキシ樹脂組成物を得た後、これを他の容器に移し替えて冷却した。
（２）スキン層の作製
引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：７０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０６７ｍｍ）を、その強化方向がダミーウェハの基準方向に対して９０°方向となるように１枚と、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：８５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０８９ｍｍ）を１枚（その強化方向がダミーウエハの基準方向すなわち０°方向となる）積層して、オートクレーブにより硬化し、厚み０．１５６ｍｍのスキン層を作製した。なおピッチ系炭素繊維を用いた前者のプリプレグの硬化成形物のスキン層における体積割合は４３％とし、残りの５７％はＰＡＮ系炭素繊維を用いた後者のプリプレグの硬化成形物とした。また、上記ピッチ系炭素繊維を含むプリプレグシートは、ダミーウェハ完成時にはピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層２２ａおよび２２ｂとなり、上記ＰＡＮ系炭素繊維を含むプリプレグシートは、ＰＡＮ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層２１ａおよび２１ｂとなる（これらが最外ＣＦＲＰ層となる）。
（３）コア層の作製
引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて前記エポキシ樹脂組成物に含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４８ｍｍ）、および直交する２方向にガラス繊維を有するガラス繊維織物に、上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得たガラス繊維織物プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：８０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３５質量％、厚み０．０６６ｍｍ）を使用し、最初に引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートをその強化方向がダミーウェハの基準方向に対して＋４５°となるように、次に上記引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、その強化方向がダミーウェハの基準方向に対して−４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層した。さらにこの上に、上記ガラス繊維織物プリプレグシートを、その強化方向のひとつが、ダミーウェハの基準方向と一致するように、１枚積層した。最後にこの上に、上記引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートをその強化方向がダミーウェハの基準方向に対して−４５°となるように、次に上記引張弾性率６００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、その強化方向がダミーウェハの基準方向に対して＋４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層して、オートクレーブにより硬化し、厚み０．２５８ｍｍのコア層を作製した。
なおピッチ系炭素繊維を用いた前者のプリプレグの硬化成形物のコア層における体積割合は７４％とし、残りの２６％はガラス繊維を用いた後者のプリプレグの硬化成形物とした。上記ピッチ系炭素繊維を含むプリプレグシートの積層体は、ダミーウェハ完成時にはピッチ系炭素繊維を含むＣＦＲＰ層２３ａおよび２３ｂとなり、ガラス繊維を含むプリプレグシートは、ガラス繊維を含むガラス繊維強化プラスチック層２４となる。
（４）ウェハ基体の作製
上記スキン層を二つ用意し、これらの間に上記コア層を配置させて接合し、さらに両スキン層の表面に、それぞれ引張弾性率２３０ＧＰａの炭素繊維の織物（朱子織、厚み０．１ｍｍ）を積層して炭素繊維クロス層を形成させて、厚み０．７７０ｍｍのＣＦＲＰ板を得た。このクロス層は完成時に炭素繊維クロス層３１ａおよび３１ｂとなる。このＣＦＲＰ板から機械加工により、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。なお、二つのスキン層にそれぞれ存在する最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は揃えた。
（５）加工面樹脂被覆処理
上記円板状ＣＦＲＰ板の加工面である端部を、エタノールをしみこませた無塵のクリーンクロス（ポリエステルニット）で拭った後、湿気硬化アルコール型シリコーンコーティング剤ＳＲ２４１０（商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製、樹脂濃度２０質量部、溶剤：リグロイン）をハケを用いて前記加工面に塗布した。塗布されたシリコーンコーティング剤を乾燥後、さらに十分にコーティング剤の硬化を進めるため、５０℃の乾燥炉中で１時間硬化させ、被覆層４を形成し、ダミーウエハを得た。
このとき、塗布面の塗りムラや凹凸はなかった。その後、エタノールをしみこませた無塵のクリーンクロス（ポリエステルニット）で塗布面を十分拭ったが、ダミーウェハ端部の被覆樹脂塗布面およびクリーンクロスの汚れは観察されなかった。
（６）機械的物性の試験（曲げ剛性の均一性）
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７０ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表２に示す通り、実施例１におけるダミーウェハは、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が小さい、等方性を有していた。
（７）平面精度の試験
上記ダミーウェハの中心、および中心から半径方向に３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍ、および１５０ｍｍ（ダミーウェハの円周部）の円周について、１５°毎に厚みを測定した。厚みの測定点数は、１２１点となった。最大厚みと最小厚みとの差は、０．０２ｍｍであり、実施例１のダミーウェハは均一な厚みを有していた。
（８）耐熱性
上記ダミーウエハに、ダミーウエハとほぼ同形状の黒鉛板（質量１ｋｇ）を載せた状態で、大気中２００℃の電気炉に１０分間投入した。その後、炉外に取り出し、１０分間室温に放置して空冷するという熱衝撃試験を５０サイクル行った。その結果、反りや剥離等の異状は全く生じなかった。また、試験前後の質量変化も全くなかった。
（９）アウトガス検査
真空度７．０×１０−３Ｐａ以下の条件により、アウトガス特性を評価した。実施例１のダミーウェハは、質量損失および再凝縮物質量比いずれに関しても良好なアウトガス特性を有していた。
（１）複合材料用樹脂組成物の構造
実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物を作成した。
（２）ダミーウェハの作製
引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４８ｍｍ）、引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４８ｍｍ）、および引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：４５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４７ｍｍ）の３種類の一方向炭素繊維プリプレグシートを使用した。
スキン層には、引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートおよび、引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを使用し、コア層には、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを使用し、上記スキン層およびコア層に使用する一方向プリプレグを積層した後、スキン層およびコア層を有するウェハ基体を一体成形した。
積層順に関しては、最初に引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシート（その強化方向がダミーウェハの基準方向となる）を１枚配置し、その上に引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して順に９０°、＋４５°、−４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層した。
次にこの上から、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向となるように１枚積層し、その上に引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して直交するように２枚積層し、さらにその上に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向となるように１枚積層した。
さらにこの上に、引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して順に−４５°、＋４５°、９０°となるように、それぞれ１枚ずつ積層し、最後にこの上に、引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向となるように１枚積層した。
すなわち実施例２に関するダミーウェハの積層構成は、一方の主表面から順に（５００ＧＰａ、０°、１層）、（８００ＧＰａ、９０°、１層）、（８００ＧＰａ、＋４５°、１層）、（８００ＧＰａ、−４５°、１層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（２３０ＧＰａ、９０°、２層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（８００ＧＰａ、−４５°、１層）、（８００ＧＰａ、＋４５°、１層）、（８００ＧＰａ、９０°、１層）および（５００ＧＰａ、０°、１層）を有する。ここで（５００ＧＰａ、０°、１層）は、引張弾性率５００ＧＰａの炭素繊維が０°方向に配向した一次元強化ＣＦＲＰ層が一層あることを示す（以下において同じ）。
上記プリプレグ積層体に対して、実施例１と同様に炭素繊維クロス層をそれぞれの主表面に設けた後、オートクレーブで硬化し、このＣＦＲＰ板より、厚み０．７７２ｍｍ、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。
このウエハ基体を用いたこと以外は実施例１と同様にダミーウエハを作成した。
（３）機械的物性試験
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７２ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表１に示す通り、実施例２におけるダミーウェハは、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が小さい、等方性を有していた。
（４）厚み変化
上記ダミーウェハの中心、および中心から半径方向に３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍ、および１５０ｍｍ（ダミーウェハの円周部）の円周について、１５°毎に厚みを測定した。厚みの測定点数は、１２１点となった。最大厚みと最小厚みの差は、０．０２ｍｍであり、実施例２のダミーウェハは均一な厚みを有していた。
（５）耐熱性
上記ダミーウエハ上に、ダミーウエハとほぼ同形状の黒鉛板（質量１ｋｇ）を載せた状態で、大気中２００℃の電気炉に１０分間投入した。その後、炉外に取り出し、１０分間室温に放置して空冷するという熱衝撃試験を５０サイクル行った。その結果、反りや剥離等の異状は全く生じなかった。また、試験前後の質量変化も全くなかった。
（６）アウトガス検査
真空度７．０×１０−３Ｐａ以下の条件により、アウトガス特性を評価した。実施例２のダミーウェハは、質量損失および再凝縮物質量比いずれに関しても良好なアウトガス特性を有していた。
実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物を作成した。
（２）ダミーウェハの作製
引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４８ｍｍ）、引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４８ｍｍ）、および引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：４５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４７ｍｍ）の３種類の一方向炭素繊維プリプレグシートを使用した。
スキン層には、引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートおよび、引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを使用し、コア層には、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを使用し、上記スキン層およびコア層に使用する一方向プリプレグを積層した後、スキン層およびコア層を有するウェハ基体を一体成形した。
積層順に関しては、最初に引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシート（その強化方向がダミーウェハの基準方向となる）を１枚配置し、その上に引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して順に９０°、＋４５°、−４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層した。
次にこの上から、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向となるように１枚積層し、その上に引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して直交するように２枚積層し、さらにその上に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向となるように１枚積層した。
さらにこの上に、引張弾性率８００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して順に−４５°、＋４５°、９０°となるように、それぞれ１枚ずつ積層し、最後にこの上に、引張弾性率５００ＧＰａのピッチ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向となるように１枚積層した。
すなわち実施例２に関するダミーウェハの積層構成は、一方の主表面から順に（５００ＧＰａ、０°、１層）、（８００ＧＰａ、９０°、１層）、（８００ＧＰａ、＋４５°、１層）、（８００ＧＰａ、−４５°、１層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（２３０ＧＰａ、９０°、２層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（８００ＧＰａ、−４５°、１層）、（８００ＧＰａ、＋４５°、１層）、（８００ＧＰａ、９０°、１層）および（５００ＧＰａ、０°、１層）を有する。ここで（５００ＧＰａ、０°、１層）は、引張弾性率５００ＧＰａの炭素繊維が０°方向に配向した一次元強化ＣＦＲＰ層が一層あることを示す（以下において同じ）。
上記プリプレグ積層体に対して、実施例１と同様に炭素繊維クロス層をそれぞれの主表面に設けた後、オートクレーブで硬化し、このＣＦＲＰ板より、厚み０．７７２ｍｍ、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。
このウエハ基体を用いたこと以外は実施例１と同様にダミーウエハを作成した。
（３）機械的物性試験
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７２ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表１に示す通り、実施例２におけるダミーウェハは、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が小さい、等方性を有していた。
（４）厚み変化
上記ダミーウェハの中心、および中心から半径方向に３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍ、および１５０ｍｍ（ダミーウェハの円周部）の円周について、１５°毎に厚みを測定した。厚みの測定点数は、１２１点となった。最大厚みと最小厚みの差は、０．０２ｍｍであり、実施例２のダミーウェハは均一な厚みを有していた。
（５）耐熱性
上記ダミーウエハ上に、ダミーウエハとほぼ同形状の黒鉛板（質量１ｋｇ）を載せた状態で、大気中２００℃の電気炉に１０分間投入した。その後、炉外に取り出し、１０分間室温に放置して空冷するという熱衝撃試験を５０サイクル行った。その結果、反りや剥離等の異状は全く生じなかった。また、試験前後の質量変化も全くなかった。
（６）アウトガス検査
真空度７．０×１０−３Ｐａ以下の条件により、アウトガス特性を評価した。実施例２のダミーウェハは、質量損失および再凝縮物質量比いずれに関しても良好なアウトガス特性を有していた。
（１）複合材料用樹脂組成物の製造
実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物を作成した。
（２）ダミーウェハの作製
引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０５２ｍｍ）、引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：４５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４７ｍｍ）、および引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸さえて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：４５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４７ｍｍ）の３種類の一方向炭素繊維プリプレグシートを使用した。
スキン層には、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち、厚み０．０５２ｍｍのプリプレグシート、および、引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを使用し、コア層には、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを使用し、上記スキン層およびコア層に使用する一方向プリプレグを積層した後、スキン層およびコア層を有するウェハ基体を一体成形した。
積層順に関しては、最初に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち、厚み０．０５２ｍｍのプリプレグシート（その強化方向がダミーウェハの０°方向となる）を１枚配置し、その上に引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向に対して順に９０°、＋４５°、−４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層した。
次にこの上から、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向となるように１枚積層し、その上に引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向に対して直交するように２枚積層し、さらにその上に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向となるように１枚積層した。
さらにこの上に、引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向に対して順に−４５°、＋４５°、９０°となるように、それぞれ１枚ずつ積層し、最後にこの上に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち、厚み０．０５２ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向となるように１枚積層した。
すなわち実施例３に関するダミーウェハの積層構成は、一方の主表面側から順に、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（３８０ＧＰａ、９０°、１層）、（３８０ＧＰａ、＋４５°、１層）、（３８０ＧＰａ、−４５°、１層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（２３０ＧＰａ、９０°、２層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（３８０ＧＰａ、−４５°、１層）、（３８０ＧＰａ、＋４５°、１層）、（３８０ＧＰａ、９０°、１層）および（２３０ＧＰａ、０°、１層）を有する。
上記プリプレグ積層体に対して、実施例１と同様に炭素繊維クロス層をそれぞれの主表面に設けた後、オートクレーブで硬化し、このＣＦＲＰ板より、厚み０．７７４ｍｍ、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。
このウエハ基体を用いたこと以外は実施例１と同様にしてダミーウエハを作成した。
（３）機械的物性試験
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７４ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表２に示す通り、実施例２におけるダミーウェハは、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が小さい、等方性を有していた。
（４）厚み変化
ダミーウェハの中心、および中心から半径方向に３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍ、および１５０ｍｍ（ダミーウェハの円周部）の円周について、１５°毎に厚みを測定した。厚みの測定点数は、１２１点となった。最大厚みと最小厚みの差は、０．０２ｍｍであり、実施例３のダミーウェハは均一な厚みを有していた。
（５）耐熱性
上記ダミーウエハに、ダミーウエハとほぼ同形状の黒鉛板（質量１ｋｇ）を載せた状態で、大気中２００℃の電気炉に１０分間投入した。その後、炉外に取り出し、１０分間室温に放置して空冷するという熱衝撃試験を５０サイクル行った。その結果、反りや剥離等の異状は全く生じなかった。また、試験前後の質量変化も全くなかった。
（６）アウトガス検査
真空度７．０×１０−３Ｐａ以下の条件により、アウトガス特性を評価した。実施例３のダミーウェハは、質量損失および再凝縮物質量比いずれに関しても良好なアウトガス特性を有していた。
実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物を作成した。
（２）ダミーウェハの作製
引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：５０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０５２ｍｍ）、引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物を含浸させて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：４５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４７ｍｍ）、および引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸さえて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：４５ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３８質量％、厚み０．０４７ｍｍ）の３種類の一方向炭素繊維プリプレグシートを使用した。
スキン層には、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち、厚み０．０５２ｍｍのプリプレグシート、および、引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを使用し、コア層には、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを使用し、上記スキン層およびコア層に使用する一方向プリプレグを積層した後、スキン層およびコア層を有するウェハ基体を一体成形した。
積層順に関しては、最初に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち、厚み０．０５２ｍｍのプリプレグシート（その強化方向がダミーウェハの０°方向となる）を１枚配置し、その上に引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向に対して順に９０°、＋４５°、−４５°となるように、それぞれ１枚ずつ積層した。
次にこの上から、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向となるように１枚積層し、その上に引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向に対して直交するように２枚積層し、さらにその上に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち厚み０．０４７ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向となるように１枚積層した。
さらにこの上に、引張弾性率３８０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向に対して順に−４５°、＋４５°、９０°となるように、それぞれ１枚ずつ積層し、最後にこの上に、引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートのうち、厚み０．０５２ｍｍのプリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの０°方向となるように１枚積層した。
すなわち実施例３に関するダミーウェハの積層構成は、一方の主表面側から順に、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（３８０ＧＰａ、９０°、１層）、（３８０ＧＰａ、＋４５°、１層）、（３８０ＧＰａ、−４５°、１層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（２３０ＧＰａ、９０°、２層）、（２３０ＧＰａ、０°、１層）、（３８０ＧＰａ、−４５°、１層）、（３８０ＧＰａ、＋４５°、１層）、（３８０ＧＰａ、９０°、１層）および（２３０ＧＰａ、０°、１層）を有する。
上記プリプレグ積層体に対して、実施例１と同様に炭素繊維クロス層をそれぞれの主表面に設けた後、オートクレーブで硬化し、このＣＦＲＰ板より、厚み０．７７４ｍｍ、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。
このウエハ基体を用いたこと以外は実施例１と同様にしてダミーウエハを作成した。
（３）機械的物性試験
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７４ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表２に示す通り、実施例２におけるダミーウェハは、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が小さい、等方性を有していた。
（４）厚み変化
ダミーウェハの中心、および中心から半径方向に３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍ、および１５０ｍｍ（ダミーウェハの円周部）の円周について、１５°毎に厚みを測定した。厚みの測定点数は、１２１点となった。最大厚みと最小厚みの差は、０．０２ｍｍであり、実施例３のダミーウェハは均一な厚みを有していた。
（５）耐熱性
上記ダミーウエハに、ダミーウエハとほぼ同形状の黒鉛板（質量１ｋｇ）を載せた状態で、大気中２００℃の電気炉に１０分間投入した。その後、炉外に取り出し、１０分間室温に放置して空冷するという熱衝撃試験を５０サイクル行った。その結果、反りや剥離等の異状は全く生じなかった。また、試験前後の質量変化も全くなかった。
（６）アウトガス検査
真空度７．０×１０−３Ｐａ以下の条件により、アウトガス特性を評価した。実施例３のダミーウェハは、質量損失および再凝縮物質量比いずれに関しても良好なアウトガス特性を有していた。
（１）複合材料用樹脂組成物の製造
実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物を作成した。
（２）ダミーウェハの作製
引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸さえて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：７０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３７質量％、厚み０．０７２ｍｍ）を使用した。
積層順に関しては、上記引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して、順に０°、９０°、＋４５°、−４５°、−４５°、＋４５°、９０°および０°となるように、それぞれ１枚ずつ、合計８枚積層した。
上記プリプレグ積層体に対して、実施例１と同様に炭素繊維クロス層をそれぞれの主表面に設けた後、オートクレーブで硬化し、このＣＦＲＰ板より、厚み０．７７６ｍｍ、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。
このウエハ基体を用いたこと、および加工面に被覆層を設けなかったこと以外は実施例１と同様にダミーウエハを作成した。
実施例１と同様エタノールをしみこませた無塵のクリーンクロスにより加工面を拭いたところ、クリーンクロスに黒い汚れが認められた。加工面以外の面についてはこのような現象は見られなかった。
（３）機械的物性試験
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７６ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表１に示す通り、実施例４におけるダミーウェハは、実施例１〜３に比べて、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が大きく、剛性に関して異方性が認められた。しかし、ダミーウエハとして使用可能な程度の剛性は備えていた。
実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物を作成した。
（２）ダミーウェハの作製
引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を一方向に引き揃えて上記（１）で得たエポキシ樹脂組成物に含浸さえて得た一方向プリプレグシート（単位面積当り繊維質量：７０ｇ／ｍ２、樹脂含有量：３７質量％、厚み０．０７２ｍｍ）を使用した。
積層順に関しては、上記引張弾性率２３０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維を有する一方向プリプレグシートを、強化方向がダミーウェハの基準方向に対して、順に０°、９０°、＋４５°、−４５°、−４５°、＋４５°、９０°および０°となるように、それぞれ１枚ずつ、合計８枚積層した。
上記プリプレグ積層体に対して、実施例１と同様に炭素繊維クロス層をそれぞれの主表面に設けた後、オートクレーブで硬化し、このＣＦＲＰ板より、厚み０．７７６ｍｍ、直径３００ｍｍの円盤状のウェハ基体を得た。
このウエハ基体を用いたこと、および加工面に被覆層を設けなかったこと以外は実施例１と同様にダミーウエハを作成した。
実施例１と同様エタノールをしみこませた無塵のクリーンクロスにより加工面を拭いたところ、クリーンクロスに黒い汚れが認められた。加工面以外の面についてはこのような現象は見られなかった。
（３）機械的物性試験
上記ダミーウェハより、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ（×厚み０．７７６ｍｍ）の短冊状の試験片を切り出した。試験片の切り出し方向は、ダミーウェハの基準方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（０°試験片）、およびダミーウェハの基準方向に対して９０°方向が上記試験片の長さ方向と一致するもの（９０°試験片）の２種類とした。上記試験片を使用し、三点曲げ試験により曲げ弾性率を測定した。三点曲げ試験における支点間距離は６０ｍｍとした。
表１に示す通り、実施例４におけるダミーウェハは、実施例１〜３に比べて、基準方向および基準方向に対して９０°に関する曲げ弾性率の差が大きく、剛性に関して異方性が認められた。しかし、ダミーウエハとして使用可能な程度の剛性は備えていた。
本発明により、剛性があって高強度であり、比較的安価で、光センサにも反応しやすいダミーウエハが提供された。さらに低発塵性のダミーウエハ、また耐熱性があるダミーウェハが提供された。
Claims (13)
- 炭素繊維強化プラスチックを含むことを特徴とするダミーウエハ。
- 炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有する請求項１記載のダミーウエハ。
- 前記炭素繊維強化プラスチックが、引張弾性率が４００ＧＰａ以上の炭素繊維を含む請求項２記載のダミーウエハ。
- 前記炭素繊維がピッチ系炭素繊維である請求項３記載のダミーウエハ。
- 前記ウエハ基体が、炭素繊維強化プラスチックからなる層であるＣＦＲＰ層を複数有する請求項２記載のダミーウエハ。
- 前記ウエハ基体が、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該複数の一次元強化ＣＦＲＰ層のうちの、一部の層の炭素繊維の引張弾性率が、他の層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い請求項５記載のダミーウエハ。 - 前記ウエハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、前記一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層中の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａであっていずれの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率よりも高い炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層は、該基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率が４００ＧＰａ〜１０００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有する請求項６記載のダミーウエハ。 - 該二つのスキン層のそれぞれの厚さは、該二つのスキン層とコア層の合計の厚さの１０％〜４５％である請求項７記載のダミーウエハ。
- 炭素繊維強化プラスチックを含むウエハ基体を有するダミーウエハであって、
前記ウェハ基体が、それぞれ主表面側に位置する二つのスキン層と、該二つのスキン層の間に位置するコア層とを有し、
該二つのスキン層は、いずれも、炭素繊維が一方向に配向した一方向プリプレグの硬化成形物からなる炭素繊維強化プラスチックからなる層である一次元強化ＣＦＲＰ層を複数有し、
該二つのスキン層のそれぞれにおいて最も主表面側に位置する一次元強化ＣＦＲＰ層である二つの最外ＣＦＲＰ層の一方の炭素繊維の配向方向を基準方向としたとき、他方の最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の配向方向は該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲にあり、
該二つの最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率はいずれも２００ＧＰａ〜６００ＧＰａであり、
該二つのスキン層は、いずれも、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有し、
該コア層が、該基準方向に対して−２０°〜＋２０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有するとともに、該基準方向に対して＋７５°〜＋９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または該基準方向に対して−７５°〜−９０°の角度範囲に配向し引張弾性率が２００ＧＰａ〜４００ＧＰａである炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有することを特徴とするダミーウエハ。 - 前記二つのスキン層の少なくとも一方が、更に、前記基準方向に対して＋３０°〜＋６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層および／または前記基準方向に対して−３０°〜−６０°の角度範囲に配向し且つ引張弾性率がそのスキン層に含まれる最外ＣＦＲＰ層の炭素繊維の引張弾性率の１．５倍〜３．０倍である炭素繊維を含有する一次元強化ＣＦＲＰ層を有する請求項９記載のダミーウエハ。
- さらに、それぞれの主表面に炭素繊維クロス層を有する請求項６〜１０の何れか一項記載のダミーウェハ。
- 前記炭素繊維強化プラスチックに含まれるマトリックス樹脂が、硬化剤としてジアミノジフェニルスルホンを含むエポキシ樹脂組成物を含む請求項１〜１１の何れか一項記載のダミーウエハ。
- 前記ウエハ基体が加工面を有し、
該加工面を被覆する、極性溶媒に対して耐性を有しかつ７０℃以下の温度で硬化する樹脂からなる被覆層を有する請求項２〜１２の何れか一項記載のダミーウエハ。
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