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技術 被研磨物保持材及びその製造方法

出願人 新神戸電機株式会社相模ピーシーアイ株式会社鋼鈑工業株式会社
発明者 高橋克治平岡宏一野田雅之
出願日 2002年2月26日 (17年6ヶ月経過) 出願番号 2002-050014
公開日 2002年11月5日 (16年10ヶ月経過) 公開番号 2002-321151
状態 特許登録済
技術分野 仕上研磨、刃砥ぎ、特定研削機構による研削 洗浄、機械加工
主要キーワード ライントラブル 摩耗レベル ブリネル硬度 繊維プレート 単位圧力 ポプリン アルミニウム材質 うねり曲線
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

研磨装置研磨パッド張り付き難い被研磨物保持材を提供し、ライントラブルによる被研磨物の不良発生を低減する。

解決手段

熱硬化性樹脂含浸した一枚のシート状繊維基材または複数枚のシート状繊維基材が重ね合わされて構成された積層シート加熱加圧されて板状に成形され且つ表面層を有する熱硬化性樹脂含浸繊維プレートを用いて被研磨物保持材を形成する。熱硬化性樹脂含浸繊維プレートとして、その表面層がそのほぼ全範囲において、表面粗さ測定器で測定して得た断面曲線から抜き出したうねり曲線からその平均線の方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分における、前記平均線からの最大の山の高さ寸法Rpと最大の谷の深さ寸法Rvとを加算して得た最大高さRyが10μm以上になる表面粗さを有しているものを用いる。

概要

背景

シリコンウエハハードディスクなどの製造工程には、シリコンウエハ、ハードディスク等の被研磨物の表面を研磨する研磨工程がある。被研磨物は、被研磨物保持材に保持されて、その表面の研磨が行われる。被研磨物保持材は、外周部に回転駆動される際に利用される歯車が形成された円板に、被研磨物が嵌合されて保持される1以上の貫通穴が形成された構造を有している。1以上の貫通穴に被研磨物を嵌め込んた被研磨物保持材を研磨装置に装着し、この被研磨物保持材を研磨装置の太陽ギヤを中心にして遊星運動させながら円板の表面を含む平面内で回転させることにより被研磨物の研磨を行う。

一般的な従来の被研磨物保持材は、熱硬化性樹脂含浸積層板からなる円板を加工して形成されている。熱硬化性樹脂含浸積層板としては、ガラス繊維布基材エポキシ樹脂含浸させた積層板や、アラミド繊維不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させた積層板や、綿布基材フェノール樹脂を含浸させた積層板などがある。含浸させる樹脂は、一般に無機物有機物粒子などを含有しない熱硬化性樹脂である。

米国特許第6,291,373号公報には、アラミド繊維不織布の基材にエポキシ樹脂を含浸させて乾燥してプリプレグを作り、このプリプレグを1枚または複数枚重ね合せた積層シート加熱加圧成形して被研磨物保持材を製造する技術が開示されている。

概要

研磨装置の研磨パッド張り付き難い被研磨物保持材を提供し、ライントラブルによる被研磨物の不良発生を低減する。

熱硬化性樹脂を含浸した一枚のシート状繊維基材または複数枚のシート状繊維基材が重ね合わされて構成された積層シートが加熱加圧されて板状に成形され且つ表面層を有する熱硬化性樹脂含浸繊維プレートを用いて被研磨物保持材を形成する。熱硬化性樹脂含浸繊維プレートとして、その表面層がそのほぼ全範囲において、表面粗さ測定器で測定して得た断面曲線から抜き出したうねり曲線からその平均線の方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分における、前記平均線からの最大の山の高さ寸法Rpと最大の谷の深さ寸法Rvとを加算して得た最大高さRyが10μm以上になる表面粗さを有しているものを用いる。

目的

本発明の目的は、研磨装置の研磨パッドに付着または張り付き難い被研磨物保持材を提供することにある。

本発明の他の目的は、ライントラブルが原因となって発生する被研磨物の不良の発生を低減できる被研磨物保持材を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、研磨作業の効率を上げることができる被研磨物保持材を提供することにある。

本発明の別の目的は、研磨装置の研磨パッドに付着または張り付き難い被研磨物保持材を簡単に製造できる方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

この技術が所属する分野

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請求項1

熱硬化性樹脂含浸した一枚のシート状繊維基材または複数枚の前記シート状繊維基材が重ね合わされて構成された積層シート加熱加圧されて板状に成形され且つ表面層を有する熱硬化性樹脂含浸繊維プレートからなる被研磨物保持材であって、前記表面層がそのほぼ全範囲に亘って、表面粗さ測定器で測定して得た断面曲線から抜き出したうねり曲線からその平均線の方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分における、前記平均線からの最大の山の高さ寸法Rpと最大の谷の深さ寸法Rvとを加算して得た最大高さRyが10μm以上になる表面粗さを有していることを特徴とする被研磨物保持材。

請求項2

前記最大高さRyが10μm以上30μm以下である請求項1に記載の被研磨物保持材。

請求項3

前記うねり曲線の前記評価部分に含まれる複数の山の隣接する二つのピーク間平均間隔が15〜17mmであることを特徴とする請求項2に記載の被研磨物保持材。

請求項4

前記表面粗さ測定器の、スキャン長さは100mmであり、スキャンスピードは1mm/秒であり、検針にかかる荷重は15mgであり、前記断面曲線から前記うねり曲線を抜き出す際のカットオフ値が25mmである請求項1に記載の被研磨物保持材。

請求項5

前記熱硬化性樹脂含浸繊維プレートは、織布からなる1枚以上の前記シート状繊維基材によって構成された内層と、前記内層の両側にそれぞれ配置された不織布からなる1枚以上の前記シート状繊維基材から構成された一対の外層とからなり、前記熱硬化性樹脂はエポキシ系の熱硬化性樹脂である請求項1に記載の被研磨物保持材。

請求項6

表面層を有する熱硬化性樹脂含浸繊維プレートからなる被研磨物保持材を製造する方法であって、熱硬化性樹脂を含浸した一枚のシート状繊維基材または複数枚の前記シート状繊維基材が重ね合わされて構成された積層シートを用意する工程と、前記一枚のシート状繊維基材または前記積層シートの両面に一対の離型フィルムを配置する工程と、前記一対の離型フィルムの両側に一対の鏡面板を配置する工程と、前記一対の鏡面板の両側から前記シート状繊維基材または前記積層シートに熱を加えながら加圧力を加える工程とからなり、少なくとも前記表面層側に位置する前記鏡面板として、前記表面層の全範囲に亘って表面粗さ測定器で測定して得た断面曲線から抜き出したうねり曲線からその平均線の方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分における、前記平均線からの最大の山の高さ寸法Rpと最大の谷の深さ寸法Rvとを加算して得た最大高さRyが10μm以上になる表面粗さを提供するものを用いることを特徴とする被研磨物保持材の製造方法。

請求項7

前記最大高さRyが10μm以上30μm以下になるように前記表面層側に位置する前記鏡面板の硬度及び/または厚みが定められている請求項6に記載の被研磨物保持材の製造方法。

請求項8

前記うねり曲線の前記評価部分に含まれる複数の山の隣接する二つのピーク間の平均間隔が15〜17mmになるように前記表面層側に位置する前記鏡面板の硬度及び厚みが定められていることを特徴とする請求項7に記載の被研磨物保持材の製造方法。

請求項9

前記鏡面板はアルミニウムにより形成されている請求項6に記載の被研磨物保持材の製造方法。

請求項10

前記一対の鏡面板の両側にクッション材がそれぞれ配置されており、前記鏡面板は、厚みが0.2mm以上0.8mm以下で、ブリネル硬度が40(HBS10/500)以上100(HBS10/500)以下のアルミニウム製鏡面板である請求項9に記載の被研磨物保持材の製造方法。

請求項11

前記最大高さRyが10μm以上30μm以下になるように前記表面層側に位置する前記鏡面板の表面にうねりが形成されている請求項6に記載の被研磨物保持材の製造方法。

請求項12

前記うねり曲線の前記評価部分に含まれる複数の山の隣接する二つのピーク間の平均間隔が15〜17mmになるように前記表面層側に位置する前記鏡面板の表面に前記うねりが形成されていることを特徴とする請求項11に記載の被研磨物保持材の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、シリコンウエハハードディスクなどの被研磨物研磨する際に、被研磨物を保持するために用いられる被研磨物保持材及びその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

シリコンウエハ、ハードディスクなどの製造工程には、シリコンウエハ、ハードディスク等の被研磨物の表面を研磨する研磨工程がある。被研磨物は、被研磨物保持材に保持されて、その表面の研磨が行われる。被研磨物保持材は、外周部に回転駆動される際に利用される歯車が形成された円板に、被研磨物が嵌合されて保持される1以上の貫通穴が形成された構造を有している。1以上の貫通穴に被研磨物を嵌め込んた被研磨物保持材を研磨装置に装着し、この被研磨物保持材を研磨装置の太陽ギヤを中心にして遊星運動させながら円板の表面を含む平面内で回転させることにより被研磨物の研磨を行う。

0003

一般的な従来の被研磨物保持材は、熱硬化性樹脂含浸積層板からなる円板を加工して形成されている。熱硬化性樹脂含浸積層板としては、ガラス繊維布基材エポキシ樹脂含浸させた積層板や、アラミド繊維不織布基材にエポキシ樹脂を含浸させた積層板や、綿布基材フェノール樹脂を含浸させた積層板などがある。含浸させる樹脂は、一般に無機物有機物粒子などを含有しない熱硬化性樹脂である。

0004

米国特許第6,291,373号公報には、アラミド繊維不織布の基材にエポキシ樹脂を含浸させて乾燥してプリプレグを作り、このプリプレグを1枚または複数枚重ね合せた積層シート加熱加圧成形して被研磨物保持材を製造する技術が開示されている。

発明が解決しようとする課題

0005

研磨作業を行う際には、まず上記被研磨物保持材を研磨装置に装着し、被研磨物保持材の貫通穴に被研磨物を保持させる。次に、シリカ(SiO2),アルミナ(Al2O3),セリア(CeO2)などの微粒子を分散した水系研磨液を被研磨物の表面上に供給しながら、被研磨物保持材を回転するのと同時に被研磨物の表面上に配置した研磨パッド(研磨装置の上盤に保持されている)を相対的に回転させて、被研磨物の表面を研磨する。

0006

被研磨物保持材を新しいものと交換する場合など、被研磨物保持材を研磨装置に脱着する操作は、手作業若しくは自動機で行われる。最近は、この操作を自動機で行うことが多い。また、研磨を終了した被研磨物の被研磨物保持材からの取出し及び新たな被研磨物の被研磨物保持材への供給も自動機で行わなれることが多くなってきた。

0007

上述のように、研磨作業には水系研磨液を使用するため、水系研磨液を介して被研磨物保持材は研磨装置の研磨パッドに密着する状況にある。その結果、上盤を持ち上げて、被研磨物保持材から被研磨物を取出す際や、被研磨物保持材を交換する際に、被研磨物保持材が研磨パッドに密着したまま研磨パッドと一緒に上方に持ち上げられてしまい、さらには被研磨物も被研磨物保持材と一緒に上方に持ち上げられる事態が発生することがある。このような事態は、被研磨物保持材の着脱や被研磨物の取出し及び供給を手作業で行う場合には大きな問題とはならないが、この操作を自動機で行わせる場合には、ラインを停止させてしまうトラブルライントラブル)の原因となる。

0008

本発明の目的は、研磨装置の研磨パッドに付着または張り付き難い被研磨物保持材を提供することにある。

0009

本発明の他の目的は、ライントラブルが原因となって発生する被研磨物の不良の発生を低減できる被研磨物保持材を提供することにある。

0010

本発明の更に他の目的は、研磨作業の効率を上げることができる被研磨物保持材を提供することにある。

0011

本発明の別の目的は、研磨装置の研磨パッドに付着または張り付き難い被研磨物保持材を簡単に製造できる方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

本発明は、熱硬化性樹脂を含浸した一枚のシート状繊維基材または複数枚のシート状繊維基材が重ね合わされて構成された積層シートが加熱加圧されて板状に成形され且つ表面層を有する熱硬化性樹脂含浸繊維プレートからなる被研磨物保持材を改良の対象とする。

0013

本発明では、熱硬化性樹脂含浸繊維プレートとして、その表面層がそのほぼ全範囲において、表面粗さ測定器で測定して得た断面曲線から抜き出したうねり曲線からその平均線の方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分における、前記平均線からの最大の山の高さ寸法Rpと最大の谷の深さ寸法Rvとを加算して得た最大高さRyが10μm以上になる表面粗さを有しているものを用いる。

0014

表面粗さ測定器で測定して得られる断面曲線は、周波数の低い即ち波長の大きな「うねり曲線」と、断面曲線からうねり曲線の成分を除去して得られる波長の短い即ち周波数の高い粗さ曲線とが合成されて構成されているものと考えることができる。一般的にうねり曲線の波長は、粗さ曲線の波長の30倍から100倍の大きさを有している。

0015

うねり曲線の「平均線」とは、仮想直線中心線としてこの仮想直線に沿ってうねり曲線が延びるようにうねり曲線を変換したときの前記仮想直線を意味する。うねり曲線からその平均線の方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分の長さは、表面層の状態を正しく測定できるのに十分な長さにする必要がある。一般的には、表面粗さ測定器で測定する際に設定するカットオフ値の4倍乃至5倍の長さが好ましいと言われている。

0016

またうねり曲線中の「山」とは、平均線とうねり曲線の複数の交点のうち隣接する2つの交点間に位置して平均線よりも上側に位置する曲線部分を意味し、うねり曲線中の「谷」とは、平均線とうねり曲線の複数の交点のうち隣接する2つの交点間に位置して平均線よりも下側に位置する曲線部分を意味する。

0017

表面粗さを評価する際のパラメータとして用いられる最大高さRyが、表面層のほぼ全範囲に亘って10μm以上になっている熱硬化性樹脂含浸繊維プレートを用いて被研磨物保持材を構成すると、研磨結果に影響を与えることなく、被研磨物保持材が研磨装置の研磨パッドに付き難くなる(即ち張り付き難くなる)利点が得られる。このパラメータの上限値は、被研磨物の研磨作業に支障を与えない値である。この値は、研磨装置で使用する研磨パッドの材質表面状態及び水系研磨剤性質とによって異なってくる。しかし発明者の研究によると、最大高さRyが、10μm以上30μm以下であれば、研磨パッドの材質と表面状態及び水系研磨剤の性質とに殆ど影響を受けることなく、良好な結果が得られることが分かっている。

0018

本発明の効果が得られる理由は、以下のように考えられる。すなわち被研磨物保持材の表面に前述のパラメータを満たす表面粗さ(うねりまたは大きな凹凸)があると、前述のパラメータの値よりも小さいパラメータを有する被研磨物保持材を用いる場合と比較して、被研磨物保持材の表面層が研磨パッドに密着する面積が小さくなる。また研磨パッドと被研磨物保持材の表面層との間には、表面層のうねりによって極微量の空隙が存在していると考えられる。また、密着力張り付く力)は、うねりの山と谷の場所によって変化し、表面層全体に亘って不均一になる。従って、本発明の被研磨物保持材及び従来の被研磨物保持材と研磨パッドとの間に発生する密着力を比較した場合、うねりを持つ被研磨物保持材はその表面層全体に亘って密着力が低くなっている。密着力の低い箇所においては、被研磨物保持材と研磨パッドとが剥がれ易くなり、その結果被研磨物保持材が研磨パッドに張り付き難くなっているのである。

0019

なお被研磨物保持材の表面層に、前述の粗さ曲線に含まれるような波長の短い凹凸[梨地艶消し文様]を付与しただけでは、研磨パッドと被研磨物保持材との間に密着力を小さくできるような隙間が実質的に形成されることがない。そのためこのような場合には、被研磨物保持材の表面層全体に亘って、密着力が弱くなる部分が分散(局在)することがなく、被研磨物保持材の研磨パッドへの張り付きを阻止することが十分にはできない。

0020

うねり曲線の評価部分に含まれる複数の山の隣接する二つのピーク間平均間隔寸法は、発明の効果を生じさせないほどに極端に狭くしたりまたは極端に広くしない限り、特に限定する必要はない。量産性と効果とを考慮して、好ましい範囲を特定すれば、この平均間隔は15〜17mmが好ましい。なおこの結果を得たときの、表面粗さ測定器の、スキャン長さは100mmであり、スキャンスピードは1mm/秒であり、検針にかかる荷重は15mgであり、断面曲線からうねり曲線を抜き出す際のカットオフ値は25mmであった。

0021

熱硬化性樹脂含浸繊維プレートの内部構造は、特に限定されるものではない。しかし熱硬化性樹脂含浸繊維プレートを、織布からなる1枚以上のシート状繊維基材によって構成された内層と、内層の両側にそれぞれ配置された不織布からなる1枚以上のシート状繊維基材から構成された一対の外層とから構成し、含浸させる熱硬化性樹脂をエポキシ系の熱硬化性樹脂にすると、現時点においては、より好ましい結果が得られることが分かっている。

0022

なおシート状繊維基材は、ガラス繊維またはアラミド繊維の織布または不織布あるいは綿布など、被研磨物保持材を構成可能なシート状繊維基材であれば特に限定されるものではない。しかし、有機繊維を用いたシート状繊維基材を選択した被研磨物保持材に対しては、特に研磨パッドへの密着防止の効果が顕著になる。なぜなら、アラミド繊維等の有機繊維は、ガラス繊維や綿と比べて軽量であり、シート状繊維基材に含浸させる熱硬化性樹脂が同じ材質のもので、被研磨物保持材と研磨パッドとの間に発生する密着力が同じであるとすると、被研磨物保持材の自重が軽くなる分、被研磨物保持材が研磨パッドに張り付いた状態になり易いためである。

0023

シート状繊維基材に含浸する熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂,エポキシ樹脂,ポリエステルポリイミドなどを用いることができる。しかし特に限定されるものではない。しかし、フェノール樹脂やポリイミドなど、比較的耐熱性の高い熱硬化性樹脂(例えば、ベンゼン核など接着に直接関与しない部分を分子骨格に高密度で有している樹脂)は、樹脂自体は硬いものの、接着性が比較的低いため研磨時に基材と樹脂の界面剥離が発生しやすかったり、樹脂自体の破壊摩耗が起こりやすい。このようなことから、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することが好ましい。

0024

本発明の熱硬化性樹脂含浸繊維プレートからなる被研磨物保持材を製造する方法では、まず熱硬化性樹脂を含浸した一枚のシート状繊維基材または複数枚の前記シート状繊維基材が重ね合わされて構成された積層シートを用意する。被研磨物の種類や厚さなど研磨条件により、シート状繊維基材の重ね合せ枚数を変えればよい。次にこの一枚のシート状繊維基材または積層シートの両面に一対の離型フィルムを配置する。次に一対の離型フィルムの両側に一対の鏡面板を配置する。そして最後に、プレス熱盤間で一対の鏡面板の両側からシート状繊維基材または積層シートに熱を加えながら加圧力を加える。本発明の方法では、少なくとも表面層側に位置する鏡面板として、熱硬化性樹脂含浸繊維プレートの表面層の全範囲に亘って表面粗さ測定器で測定して得た断面曲線から抜き出したうねり曲線からその平均線の方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分における、平均線からの最大の山の高さ寸法Rpと最大の谷の深さ寸法Rvとを加算して得た最大高さRyが10μm以上になる表面粗さを提供できるものを用いる。具体的には、鏡面板の材質(特に硬度)と厚みによってうねりの程度(最大高さ及び波長)を定めることができる。言い換えれば、最大高さRyが10μm以上になるうねりまたは凹凸を付与するために、アルミニウム材質の硬度及び/または厚みの要件満足するアルミニウム製鏡面板を選択することになる。

0025

鏡面板の鏡面は、加熱加圧にさらされる前には、うねりや表面粗さが実質的に無いものである。しかし鏡面板の硬度と厚みを適宜に選択すると、加熱加圧工程におけるシート状繊維基材または積層シート中に含浸させた熱硬化性樹脂の流動と鏡面板の熱による膨張及び圧力による変形によって鏡面板の表面が変形する。この変形によって熱硬化性樹脂含浸繊維プレートの表面層にうねりが形成されるものと考えられる。加圧力が同じであれば、鏡面板の硬度が高くなり、しかも厚みが厚くなると、うねりの最大高さRyが小さくなり且つうねりの波長が大きくなる傾向が見られる。逆に、加圧力が同じであれば、鏡面板の硬度が低くなり、しかも厚みが薄くなると、うねりの最大高さRyが大きくなり且つうねりの波長が小さくなる傾向が見られる。また加圧力以外の条件が同じ場合においては、加圧力が大きくなるほどうねりの最大高さRyが大きくなり、加圧力が小さくなるほどうねりの最大高さRyは小さくなる。このような現象を考慮して、鏡面板の硬度と厚みを定めることになる。なお一度使用した鏡面板の表面には、うねりが形成されることになる。以後の被研磨物保持材の製造方法で、この使用済みの鏡面板を繰り返し使用すると、鏡面板の表面のうねりをシート状繊維基材または積層シートの表面に転写するのと同様の現象が現れる。したがってある程度の再現性を持って、熱硬化性樹脂含浸繊維プレートの表面層にうねりを形成することができる。

0026

具体的には、最大高さRyが10μm以上30μm以下になり、うねり曲線の評価部分に含まれる複数の山の隣接する二つのピーク間の平均間隔が15〜17mmになるように鏡面板の硬度及び/または厚みを定める。鏡面板の材質は、任意であるが、現時点ではアルミニウムにより形成された鏡面板で好ましい結果が得られている。

0027

使用するシート状繊維基材として、以下のものを準備した。

0028

基材1:アラミド繊維不織布基材
パラ系アラミド繊維ポリp−フェニレン3,4−ジフニールエーテルテレフタラミド繊維)の多数のチョップ繊維径:1.5デニール繊維長:3mm,帝人株式会社製「テクノーラ商標)」)を平面状に広げたものに、水溶性エポキシ樹脂バインダガラス転移温度110℃)をスプレーし、その後これを加熱乾燥して単位重量60g/m2の不織布を製造した。パラ系アラミド繊維/樹脂バインダ配合重量比は、90/10である。

0029

基材2:アラミド繊維不織布基材
パラ系アラミド繊維(ポリp−フェニレンテレフタラミド繊維)の多数のチョップ(繊維径:1.5デニール,繊維長:3mm,Du Pont製「ケブラ−(商標)」)を平面状に広げたものに、水溶性エポキシ樹脂バインダ(ガラス転移温度110℃)をスプレーし、その後これを加熱乾燥して単位重量60g/m2の不織布を製造した。パラ系アラミド繊維/樹脂バインダの配合重量比は、90/10である。

0030

基材3:ポリエステル繊維織布基材
織密度たて48本/よこ48本、単位重量130g/m2の織布である(旭化成株式会社製「BKEポプリン(商標)」)。

0031

プリプレグとして、以下のものを準備した。

0032

先ず、硬化剤としてジシアンジアミドを、また、硬化促進剤として2−エチル−4メチルイミダゾールを配合したビスフェノールA型エポキシ樹脂ワニスを準備した。

0033

上記の各シート状繊維基材1乃至3に、このワニスを含浸させて加熱乾燥してそれぞれプリプレグA乃至Cを製造した。各プリプレグA乃至Cは、その1枚を加熱加圧成形したときの厚さが0.1mmになるように樹脂付着量を調整した。以下、次のように略記する。

0034

プリプレグA:シ−ト状繊維基材1=アラミドテクノ−ラ)不織布
プリプレグB:シ−ト状繊維基材2=アラミド(ケブラ−)不織布
プリプレグC:シ−ト状繊維基材3=ポリエステル織布
次に鏡面板として、以下のものを準備した。

0035

アルミニウム製鏡面板MP1:材質A5182P−H38
この鏡面板は、ブリネル硬度が77(HBS10/500)の特性を有する。そして厚みが、0.4mm、1.0mm及び1.2mmの鏡面板を用意した。

0036

アルミニウム製鏡面板MP2:材質A1050P−H18
この鏡面板は、ブリネル硬度が46(HBS10/500)の特性を有する。そして厚みが0.4mmの鏡面板を用意した。

0037

ステンレス製鏡面板MP3:材質SUS301HT−2
この鏡面板は、厚さ1.2mmであり、ブリネル硬度:165(HBS10/500)の特性を有する。

0038

実施例1
図1は、この実施例の被研磨物保持材1の平面図を示しており、図2図1のII−II線断面図を示している。この実施例の被研磨物保持材1は、5枚のプリプレグを用いて形成されている。前述のプリプレグCを3枚重ねて形成した内層2と、この内層2の積層方向の両側にプリプレグBを1枚ずつ配置して形成した外層3,4とから構成されている。この被研磨物保持材1は、約10インチ(25.4cm)の直径の円盤形状を有しており、その外周にはギア5が形成されている。また被研磨物保持材1には、被研磨物を嵌合する4つの貫通穴6が形成されている。貫通穴6の直径は、約3.5インチ(8.9cm)である。符号1aは、表面層を示している。

0039

この被研磨物保持材1を製造する場合には、次のようにする。まず前述のプリプレグCを3枚重ねて、その積層方向の両側にプリプレグBを1枚ずつ配置して積層シートを作る。次に、この積層シートの積層方向両側に、離型フィルム(厚さ50μmのポリプロピレンフィルム)を介して厚さ0.4mmの2枚のアルミニウム製鏡面板MP1を配置した。このようにして形成した積層体複数組積み重ね、その両側にクラフト紙からなる厚さ10mmのクッション材を配置して、これを一対のプレス熱盤間に配置した。そして一対のプレス熱盤から熱と圧力をそれに加えて、厚さ0.5mmの熱硬化性樹脂含浸繊維プレートを得た。このときの加熱温度は最大で約165℃であり、単位圧力は4MPaであった。そしてこのプレートに4つの穴を開け、外周部にギアを形成した。

0040

実施例2
前述のプリプレグAを5枚重ね、そのほかは実施例1と同様にして、厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0041

実施例3
厚さ0.4mmのアルミニウム製鏡面板MP2を使用し、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0042

実施例4
厚さ0.4mmのアルミニウム製鏡面板MP2を使用し、単位圧力を5Mpaとし、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0043

実施例5
厚さ0.4mmのアルミニウム製鏡面板MP2を使用し、単位圧力を6Mpaとし、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0044

比較例1
厚さ1.2mmのアルミニウム製鏡面板MP1を使用し、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0045

比較例2
厚さ1.2mmのアルミニウム製鏡面板MP2を使用し、そのほかは実施例2と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0046

比較例3
厚さ1.0mmのアルミニウム製鏡面板MP1を使用し、そのほかは実施例2と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0047

比較例4
アルミニウム製鏡面板の代わりに厚さ1.2mmのステンレス製鏡面板MP3を使用し、そのほかは実施例1と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0048

比較例5
アルミニウム製鏡面板の代わりに厚さ1.2mmのステンレス製鏡面板MP3を使用し、そのほかは実施例2と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材を製造した。

0049

比較例6
アルミニウム製鏡面板の代わりに厚さ1.2mmのステンレス製鏡面板を使用し、離型フィルムとして、厚さが50μmで、片面にサンドマット加工が施された粗化フィルムを用いた。そのほかは実施例2と同様に厚さ0.5mmの被研磨物保持材とした。

0050

以上の各実施例1〜5と比較例1〜6の被研磨物保持材を使用して研磨作業を行った。被研磨物は3.5インチアルミニウム製ハードディスクである。被研磨物保持材の研磨装置の研磨パッドへの密着頻度評価として、被研磨物保持材が研磨パッドに張り付いて一緒に持ち上げられる回数(トラブル回数)、被研磨物保持材の使用寿命を評価した結果を表1に示す。また表1には、後述する表面粗さ測定器で測定した各実施例及び比較例の表面層の後述するうねり(最大高さRy)及び表面粗さ(Rz)と、使用寿命を表示する。

0051

ID=000002HE=035 WI=143 LX=0335 LY=1950
トラブル回数とは、1000バッチの研磨作業(1バッチは、研磨装置に5個の被研磨物保持材を装着し20個のハードディスクを研磨する作業)において、被研磨物保持材が研磨パッドと一緒に持ち上げられた回数である。また被研磨物保持材の使用寿命は、ギア部の摩耗レベルで判断する。具体的には、各実施例及び比較例について、繰り返し使用可能なバッチ数調査し、従来品に相当する比較例4の繰り返し使用可能なバッチ数(使用寿命)を100として、各実施例及び比較例の繰り返し使用可能なバッチ数(使用寿命)を指数で示した。なお指数が大きいほど、使用寿命が長いことになる。

0052

図3は、熱硬化性樹脂含浸繊維プレートからなる被研磨物保持材の表面層1aの状態を模式的に表したものである。図3において、SW1が表面層に現れる波長の長い表面粗さまたは凹凸が表面のうねりであり、また図3においてSW2が拡大して示した部分に現れる波長の短い表面粗さまたは凹凸である。

0053

うねりを測定する場合に実際に使用する測定器及びその測定条件は、次の通りである。

0054

使用機器:表面粗さ(形状)測定装置P−1型(TENCOR INSTRUMENTS製)
測定する次元:2次元
スキャントレース)長さ:100(mm)
スタイラス荷重(検針にかかる荷重):15mg
リピート(トレースの回数):1回
カットオフ値:25(mm)
評価パラメータ:最大高さRy
ここでカットオフ値とは、位相補償高域フィルタの利得が50%になる周波数に対応する波長と定義される。また表1中のうねりとは、表面粗さ測定器で測定して得た断面曲線から抜き出したうねり曲線WCからその平均線Avの方向に所定の長さだけ抜き取った評価部分における、平均線Avからの最大の山の高さ寸法Rpと最大の谷の深さ寸法Rvとを加算して得た最大高さRyを意味する。この例では、評価部分の長さをスキャン長さとを同一にしている。

0055

なお使用する測定器は、カットオフ値を25mmに設定することにより、波長が25mmよりも長くなる表面粗さを示すデータ(うねり曲線WC)を、その平均線を中心にして変化するように変換して出力する。したがって出力データからうねりの最大高さRyを求めることができる。図4及び図5は、実施例1について、表面粗さ測定器を用いてその表面層の異なる部分の表面粗さを上記条件で測定したときに得られる測定器の出力WCの一例をそれぞれ示している。表1のうねりは、表面層のほぼ全域を代表する部分(例えば中央部分)における最大高さRyの値である。

0056

なおこの値は、表面層の複数箇所について測定を行って得た複数の最大高さRyの平均値と実質的に同じ値となる。また図4及び図5のような出力波形に基づいて、実施例1乃至5について、うねり曲線の評価部分(100mm)に含まれる複数の山の隣接する二つのピーク間の平均間隔を測定したところ、平均間隔は15〜17mmであることが分かった。

0057

表面粗さを測定する場合に使用する測定器及び測定条件は次の通りである。

0058

使用機器:表面粗さ測定装置P−1型(TENCOR INSTRUMENTS製)
スキャン(トレース)長さ:4(mm)
スタイラス荷重:10mg
リピート(トレースの回数):1回
カットオフ値:0.8mm
評価パラメ−タ:Rz(十点平均粗さ)
十点平均粗さを決定する場合には次のようにする。まず断面曲線から所定の波長より長いうねり成分を位相補償形高域フィルタで除去した曲線(粗さ曲線)から、その平均線(うねり成分を直線状に置き換えたもの)の方向に基準長さだけ抜き取る。次に、この抜き取った領域にある複数の山の中から山の高さ寸法が上位5番目までに入る各山の高さ寸法の絶対値の平均値と、抜き取った領域にある複数の谷の中から谷の深さ寸法が上位5番目までに入る各谷の深さ寸法の絶対値の平均値との和である。

0059

なお前述の測定器では、カットオフ値を0.8mmに設定することにより、波長が0.8mmより大きい成分すなわちうねり成分が除去された出力(いわゆる粗さ曲線)が得られる。表1に示した表面粗さは、表面層のほぼ全域を代表する部分(例えば中央部分)における十点平均粗さである。

0060

表1から明らかなように、本発明に係る被研磨物保持材(実施例1乃至5)は、研磨装置の研磨パッドに張り付いて研磨パッドと一緒に持ち上げられる回数が極めて少なくなり、ライントラブルの発生が減る。また、本発明に係る被研磨物保持材は摩耗が少なく、使用寿命が延びるという付随効果がある。うねりの存在により使用寿命が伸びる理由は次のように考えられる。すなわちうねりのついた被研磨物保持材の場合、うねりが実質的に無い被研磨物保持材と比べて研磨パッドとの密着力が小さくなる。その結果、研磨始動時と回転時に、ギアの歯先にかかる負荷が低減し、これによって使用寿命が延びると考えられる。これらの効果によって、被研磨物の生産歩留まり向上と大幅なコスト低減を図ることができる。

0061

上記実施例では、鏡面板として表面に実質的にうねりや表面粗さのないものを用いて被研磨物保持材を製造したが、一度使用済みの鏡面板を用いても同様の結果が得られることが試験により確認されている。このことは、使用する鏡面板の表面に予め、被研磨物保持材の表面層に形成するうねりと同様のうねりが形成されていてもよいことを裏付けている。

0062

上記の実施の形態では、鏡面板はアルミニウムにより形成されている。しかし必要な硬度と厚みが得られれば、その他の材料によって形成された鏡面板を用いることができるのは勿論である。

0063

一対の鏡面板の両側にクッション材をそれぞれ配置する場合においては、鏡面板として、厚みが0.2mm以上0.8mm以下で、ブリネル硬度が40(HBS10/500)以上100(HBS10/500)以下のアルミニウム製鏡面板を用いるのが好ましいことが分かっている。このようなアルミニウム製鏡面板を用いると、前述の最大高さRyが10μm以上30μm以下になる表面層を備えた被研磨物保持材が得られる。

発明の効果

0064

本発明によれば、研磨装置の研磨パッドに付着または張り付き難い被研磨物保持材を簡単に得ることができる。

図面の簡単な説明

0065

図1本発明の実施例の被研磨物保持材の平面図を示している。
図2図1のII−II線断面図を示している。
図3熱硬化性樹脂含浸繊維プレートからなる被研磨物保持材の表面層の状態を模式的に表した図である。
図4実施例1について、表面粗さ測定器を用いてその表面層の異なる部分の表面粗さを測定したときに得られる測定器の出力の一例を示している。
図5実施例1について、表面粗さ測定器を用いてその表面層の異なる部分の表面粗さを測定したときに得られる測定器の出力の他の例を示している。

--

0066

1被研磨物保持材
1a表面層
2内層
3,4外層
5ギア
6 貫通穴

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