JPH0659615B2

JPH0659615B2 - 柔軟な研磨シ−トによる研磨方法

Info

Publication number: JPH0659615B2
Application number: JP62082269A
Authority: JP
Inventors: 一森本; 裕小林
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPS63251159A

Description

【発明の詳細な説明】〔本発明の利用分野〕この発明は、磁気ヘッド、シリコンウエハーなどの電子
部品の表面を精密に研磨加工するために特に有用な柔軟
で高耐久性の研磨シートを用いる研磨方法に関する。

〔従来技術〕

従来、電子または電気部品等の精密研磨方法は、特に、
ポリエステルなどの比較的耐熱性の熱可塑性樹脂製シー
ト（テープ等も含む）の表面に、各種の砥粒を接着剤で
薄層状に塗着した『砥粒塗着層を有する柔軟な研磨シー
ト（研磨テープも含む）』を使用して、その柔軟な研磨
シートなどの表面と被研磨物質の研磨すべき表面とを互
いに押し付けながら両者を相対的に摺動（摩擦）させ、
前記電子部品などの被研磨物質の表面を鏡面状態に精密
研磨する方法が、一般に行われていた。

しかしながら、公知の前記の砥粒塗着型の柔軟な研磨シ
ートを使用する『電子又は電気部品等の表面の公知の精
密研磨方法』では、ｉ）精密研磨の際、研磨シートの砥粒塗着層の砥粒の脱
落が、苛酷な研磨状態において比較的容易に起こるため
に、公知の研磨シートの研磨層自体が、研磨性能の耐久
性において充分でないこと、 ii）また、前記砥粒塗着層が、一般に充分な厚さを有す
るものではなく、通常、厚さ約１０μｍ以下と薄い層で
あること、 iii）一般的には、砥粒塗着層の最表面に初めに露出し
ていた砥粒の脱落によって、公知の研磨シートが研磨性
能をほとんど失ってしまうことが多いことなどの理由に
より、公知の研磨シートを繰り返し再使用することができず、
その砥粒塗着型の研磨シートを精密研磨に使用した後
に、取り替えられなければ、多数の被研磨物質を次々と
精密研磨することができない。

したがって、公知の研磨方法では、精密研磨操作におけ
る効率（言い替えれば、研磨製品の生産性）が極めて悪
かったのである。

〔本発明の解決しようとする問題点〕

この発明は、従来公知の研磨方法では、柔軟な研磨シー
トを使用して電子部品等の表面を精密研磨する際に、砥
粒塗着層が薄く、その砥粒塗着層内の砥粒が脱落し易い
ので、例えば、各１〜２回程度の精密研磨毎に研磨操作
を中断して、研磨シートを取り替えてなければならず、
研磨操作の効率（精密研磨製品の生産性）が極めて悪か
ったが、これを一挙に解消する研磨方法を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、平均粒子径が０．１〜６０μｍの範囲にあ
り、ヌープ硬度が１０００以上の砥粒が２〜８０容量％
の配合割合で、少なくとも厚さ方向全体にわたって均一
に分散して内蔵されている、厚さ３０〜５００μｍの柔
軟な芳香族ポリイミドシートを砥粒が露出するように表
面処理して得た研磨シートの表面と、被研磨物質（被研
磨材料）の研磨すべき表面とを５０〜２０００ｇ／cm²
の押し付け圧力で、互いに押し付けながら両者を相対的
に摺動させて、この被研磨物質の表面を、その最大粗さ
（Ｒ_max）が２０μｍ以下となるまで研磨することを特
徴とする柔軟な研磨シートによる研磨方法を提供するも
のである。

この発明は、機械的強度、耐熱性、研磨性能などが充分
である『芳香族ポリイミドシート（フィルム、テープな
ども含む）内に砥粒が均一に分散している柔軟な研磨シ
ート』を断続的または連続的に繰り返し使用するのに適
する精密研磨方法であるので、電子、電気部品などの研
磨製品の生産性が高く優れた研磨方法である。

特に、この発明では、ビフェニルテトラカルボン酸系又
はピロメリット酸系の芳香族ポリイミドが均一に分散し
た砥粒をしっかりと保持した状態で内蔵している柔軟な
研磨シートを研磨に使用する方法であり、また、その研
磨シートを構成している芳香族ポリイミド自体が、機械
的強度（特に、引張弾性率、ＭＩＴ耐折強度など）、耐
熱性（５００℃に加熱した際の熱減量率）、耐湿性（湿
度５０％での２５℃の平衡吸湿率）、耐薬品性などにつ
いても優れているので、高温下での耐熱研磨性、長時間
の研磨耐久性、種々の研磨液に対する耐薬品性などにつ
いて優れた研磨性能を示すことができ、高い生産性の精
密研磨を達成することができる。

〔本発明の各要件の詳しい説明〕

この発明で使用する研磨シートは、平均粒子径0.1〜６
０μｍを有する砥粒が、２〜８０容量％、好ましくは５
〜６０容量％の配合割合で、少なくとも研磨シートの厚
さ方向全体にわたって均一に分散して内蔵されていて、
厚さが３０〜５００μｍ、好ましくは３５〜３５０μ
ｍ、さらに好ましくは４０〜２００μｍ程度である、ビ
フェニルテトラカルボン酸系又はピロメリット酸系など
の耐熱性の芳香族ポリイミドシートからなる柔軟な研磨
シート（フィルム状体、シート状体、テープ状体等のい
ずれも含む）である。

なお、この発明で使用する研磨シートは、その厚さが内
蔵される砥粒の平均粒子径の２〜３０倍、特に好ましく
は３〜２０倍程度であることが、該研磨シートの繰り返
し使用のために好ましい。

この研磨シートに使用されている砥粒としては、平均粒
子径が0.1〜６０μｍ、好ましくは0.2〜５０μｍ、さら
に好ましくは0.4〜４０μｍ程度である研磨用の砥粒で
あればよく、例えば、天然または人造ダイヤモンド、立
方晶ボロンナイト、カーボンボロンナイト、シリコンカ
ーバイト、酸化クロム、アルミナなどの『ヌープ硬度が
１０００以上、特に２０００〜８０００程度である砥粒
からなる前記平均粒子径の砥粒を挙げることができる。

前記の砥粒としては、無機質または金属質の物質が、前
記の砥粒の全表面に被覆されている砥粒であってもよ
い。

前記研磨シートにおいては、前記の高い硬度の砥粒の他
に、例えば、グラファイト、SiO₂、SiC、Fe₂O₃、Ｃｕ、
Ｓｎ、又はそれらの混合物からなる充填材が約２０容量
％の配合割合まで配合されていてもよい。

前記研磨シートは主として構成している芳香族ポリイミ
ドは、例えば、（Ａ）2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、3,
3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、及びそれら
の酸二無水物からなる群から選ばれた『ビフェニルテト
ラカルボン酸又はその酸二無水物』、2,3,3′,4′−ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3′,4,4′−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸、及びそれらの酸二無水物か
らなる群から選ばれた『ベンゾフェノンテトラカルボン
酸又はその酸二無水物』、並びに、ピロメリット酸から
なる群から選ばれた『芳香族テトラカルボン酸類』を主
として含有する『芳香族テトラカルボン酸成分』と、（Ｂ）4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニ
ルチオエーテル、4,4′−ジアミノジフェニルスルホ
ン、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−ジアミノ
ジフェニルメタン、2,2−ビス（４−アミノフェニル）
プロパンなどの２個のベンゼン環を有する芳香族ジアミ
ン類、並びにo-、m-又はp-フェニレンジアミンなどの１
個のベンゼン環を有する芳香族ジアミン類からなる群か
ら選ばれた芳香族ジアミン化合物を含有する『芳香族ジ
アミン成分』とからなるモノマー成分（Ａ）及び（Ｂ）を使用して、両
成分の等モルを重合およびイミド化して得られた耐熱性
の芳香族ポリイミドである。前記の芳香族ポリイミドと
しては、特に、ビフェニルテトラカルボン酸系又はピロ
メリット酸系の高分子量の芳香族ポリイミドが好まし
い。

特に、前記のビフェニルテトラカルボン酸系の芳香族ポ
リイミドは、対数粘度（５０℃で測定、濃度；0.5ｇ／
１００ｍ溶媒、溶媒；パラクロルフェノール）が、約
0.1〜７、特に0.3〜５程度であることが好ましい。

この発明において、前記の芳香族ポリイミドは、試料を
１０℃／分で昇温した場合に試料の５重量％が加熱減量
するまでの温度で示される『耐熱性』が３００℃以上、
特に４００℃以上であるものが好ましく、また、平衡吸
湿率（湿度５０％および温度５０℃の環境状態に保持し
て到達する吸湿率である）が2.0％以下であるものが、
研磨シートに成形された後の耐久性（耐熱性、機械的物
性の保持性など）において、好ましい。

この発明において、研磨シートは、このシートを構成し
ている芳香族ポリイミドが、特に3,3′,4,4′−ビフェ
ニルテトラカルボン酸類、ピロメリット酸類、またはそ
れらの混合物を約５０モル％以上、特に好ましくは６０
モル％以上、さらに好ましくは８０〜１００モル％含有
する『芳香族テトラカルボン酸成分』と、4,4′−ジア
ミノジフェニルエーテルなどの２個のベンゼン環を有す
る芳香族ジアミン類、又は、パラフェニレンジアミンな
どの１個のベンゼン環を有する芳香族ジアミン類を約５
０モル％以上含有する『芳香族ジアミン成分』とを、大
略等モル、重合およびイミド化して得られた高分子量の
芳香族ポリイミドであることが、前述の耐熱性、耐久
性、機械的物性などのほかに、砥粒の保持性において、
すなわち研磨シートの精密研磨における複数回の繰り返
し使用の研磨性能安定性などにおいて、好適である。

この発明で使用する研磨シートは、前記のダイヤモンド
などの『ヌープ硬度が３０００以上である高い硬度の砥
粒』が、芳香族ポリイミド製研磨シート内に、約２〜６
０容量％、好ましくは５〜５０容量％の割合で含有され
ていることが、研磨シートの機械的強度、柔軟性、また
精密研磨性能などにおいて、好ましい。

この発明で使用する研磨シートの製法は、例えば、アミ
ド系溶媒、フェノール系溶媒などの有機極性溶媒中に、
前述の砥粒を均一に分散させ、その砥粒の分散液に、前述の芳香族ジアミン成分および
芳香族テトラカルボン酸成分を添加し溶解させつつ、８
０℃以下の重合温度で、両成分を重合させて、高い分子
量の芳香族ポリアミック酸（芳香族ポリイミド前駆体）
を生成させて、前記砥粒が均一に分散している芳香族ポ
リアミック酸の溶液を調製し、そして、前記砥粒が分散しているポリアミック酸溶液から液状の
薄膜を支持体表面上等に形成し、最後に、その液状薄膜を加熱乾燥し、溶媒を除去して固
化膜を形成すると共に、芳香族ポリアミック酸をイミド
化し、さらに必要であれば、約２００〜６００℃の高温
で加熱処理することによって、研磨シートの平面方向及
び厚さ方向の全体にわたって砥粒が均一に分散して内蔵
されている芳香族ポリイミド製の柔軟な研磨シートを製
造する方法が、好適に挙げられる。

前記の研磨シートを製膜するのに使用するポリアミック
酸溶液中の芳香族ポリアミック酸は、その対数粘度（測
定温度；３０℃、濃度；0.5ｇ／１００ｍ溶媒、溶
媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）が、約0.1〜７、
特に0.3〜５程度である高分子量のポリマーであるこ
と、その溶液中のポリアミック酸の濃度が約３〜５０重
量％であることが、好ましい。

この発明では、前述の柔軟な芳香族ポリイミド製研磨シ
ートを、砥粒の露出した状態に表面処理した後、該研磨
シートの表面と被研磨物質の研磨すべき表面とを互いに
押し付けながら両者を相対的に摺動させ、前記被研磨物
質の表面を研磨することに使用し、さらに、前述の研磨に使用されて少なくとも最表面層の
露出していた砥粒が脱落した該研磨シートを取り替える
ことなく、該研磨シートの機械的強度が上述の研磨に使
用できない機械的強度となるまで、該研磨シートの新表
面において、前述と同様の研磨を断続的または連続的に
多数回繰り返し行うのである。

前記の研磨シートの表面処理は、適当な研磨材によって
表面層の砥粒を被覆している最外表面の芳香族ポリイミ
ドの薄層を除去して、研磨シートの表面に砥粒を少なく
とも一部露出させることができれば、公知のどのような
研磨手段で行ってもよい。

この発明における被研磨物質（物品）の研磨は、（ｉ）表面処理の施された該研磨シートを適当な固定具
に緊張状態で固定し、その研磨シートの表面（砥粒の露
出している表面）に、被研磨物質の表面を適当な押しつ
け力（例えば、５０〜２０００ｇ／cm²程度）で押しつ
けながら、被研磨物質を前後、左右などに移動させて、
両者を相対的に摺動させて前記被研磨物質の表面を精密
研磨する方法、（ii）供給リールにロール状に巻付けた長尺の研磨テー
プを、複数のガイドロールに巻き掛けて適当な張力の加
わった状態で、しかも適当なスピードで走行させて巻取
りリールにロール状に巻取りつつ、前述の走行中で緊張
状態の該研磨テープの表面（砥粒の露出している表面）
に、被研磨物質の表面を、約５０〜２０００ｇ／cm²、
好ましくは１００〜１０００ｇ／cm²程度の押し付け力
で、単に押しつけたり、または、被研磨物質の前記の押
し付け状態を保持したまま研磨テープの走行方向と異な
る方向に移動させたりして、両者を相対的に摺動させて
被研磨物質の表面を精密研磨する方法、（iii）ベルト状の研磨テープを複数のガイドロールに
巻き掛けて適当な張力の加わった状態で、しかも適当な
スピードで走行させながら、前述の走行中で緊張状態の
該研磨テープの表面（砥粒の露出している表面）に、被
研磨物質の表面を、押し付け力約５０〜２０００ｇ／cm
²程度で、単に押し付けたり、または、被研磨物質の前
記の押し付け状態を保持したまま研磨テープの走行方向
と異なる方向に移動させたりして、両者を相対的に摺動
させて被研磨物質の表面を精密研磨する方法、（iv）研磨シートを緊張状態で固定し、その固定された
研磨シートを、その研磨シートの平面に直行する回転軸
の周りを少なくとも一定方向に回転または周期的に反転
させたり、あるいは、固定された研磨シートをその平面
方向に前後に往復移動させ、その回転または往復移動中
で緊張状態の研磨シートの表面（砥粒の露出している表
面）に、押し付け力約５０〜２０００ｇ／cm²程度で、
単に押し付けたり、または、被研磨物質の前記の押し付
け状態を保持したまま研磨テープの移動方向と異なる方
向に移動させたりして、両者を相対的に摺動させて被研
磨物質の表面を精密研磨する方法などを挙げることがで
きる。

この発明の研磨方法は、研磨シートが柔軟であるので、
特に、湾曲面などを有するフェライト磁気ヘッドなどの
電子部品の表面を鏡面状態に精密研磨するのに好適に適
用することができる。

この発明では、前記柔軟な芳香族ポリイミド製研磨シー
トを使用して前述のような精密研磨を１〜２回行った後
に、さらに、 (a)前述の研磨に使用されて少なくとも最表面層におい
て研磨使用前に露出していた砥粒が脱落した該研磨シー
トを取り替えることなく、 (b)該研磨シートの機械的強度が上述の研磨に使用でき
ない機械的強度（例えば、約５kg/mm²未満の引張強度）
となるまで、 (c)該研磨シートの砥粒の露出している新研磨表面にお
いて、磁気ヘッドなどの電気部品等の被研磨物質の表面
に対して、前述と同様の精密研磨を、断続的または連続
的に、多数回（少なくとも３回以上、好ましくは３〜３
０回、特に５〜２０回）繰り返し行うのである。

この発明の方法では、被研磨物質の研磨は、研磨シート
して、長尺で細幅（幅が約１０cm以下、特に0.5〜５cm
程度である）のテープ状またはベルト状の研磨シートを
使用して、その研磨シートを連続的に緊張状態で走行さ
せながら、被研磨物質を押し付けて、連続的に小型の電
子部品などの精密研磨を、多数回繰り返し行うことが工
業的に好適である。

この発明の研磨方法において、研磨される被研磨物質
（物品）としては、オーディオ、ＶＴＲ、コンピュータ
ー、フロッピィーなどのための各種ヘッドまたは磁気ヘ
ッド、あるいは、磁気ディスク、磁気テープ、シリコン
ウエハーなどの電子、または電気部品、あるいはセラミ
ックなどを挙げることができる。

この発明の方法によば、前記の各種の被研磨物質の表面
を、最大粗さ（Ｒ_max）が約２０μｍ以下、特に１５μ
ｍ以下の鏡面状態に、容易に精密研磨することができ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を示して、さらに詳しくこの発
明を説明する。

実施例１平均粒子径５μｍのダイヤモンド粉末が、12.3容量％の
配合割合で、3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物と4,4−ジアミノジフェニルエーテルとから
得られた高分子量の芳香族ポリイミド内に、均一に分散
し内蔵されている『柔軟な芳香族ポリイミド製の研磨シ
ート（厚さ；７０μｍ）』を製造した。

また、前記研磨シートについて種々の物性を測定した
が、それらの諸物性を第１表に示す。

前記研磨シートを緊張状態で円筒状に固定し、その研磨
シートの表面に、窒化珪素を約３００ｇ／cm²の押し圧
力で押し付けながら、摺動させてホーニング加工する１
時間の研磨を１回として、該ホーニング加工によって、
１０個の該窒化珪素の表面を、１０回以上連続的に研磨
した。

上記の研磨における１回目、２回目、５回目および１０
回目の研磨の際の研磨性能（研削比）、並びに研磨され
た窒化珪素の表面粗さ（Ｒ_max）を、第１表に示す。

前記研磨シートを使用して、繰り返し研磨を行うことが
でき、その研磨性能を測定した結果、高温下、長時間の
優れた繰り返し研磨性能が得られ、研磨シートを取り替
えることなく１０回以上の研磨を行うことができた。

また、前記の研磨において、１０回の研磨に使用した研
磨シートは、その物性が研磨に必要な値を充分に有して
いた。

実施例２平均粒子径５μｍのダイヤモンド粉末を12.3容量％内蔵
する『3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物とパラフェニレンジアミンとから得られた高分子量
の芳香族ポリイミド製の研磨シート（厚さ；８０μ
ｍ）』を、製造した。

前記研磨シートについて、種々の物性の測定を行った。
それらの諸物性を第１表に示す。

前記研磨シートを使用して実施例１と同様の繰り返し研
磨を行い、その研磨性能の変化を測定した結果を第１表
に示す。

その結果によれば、前記の研磨シートは高温下、長時間
の優れた繰り返し研磨性能を有しており、また、研磨シ
ートの物性は１０回目の研磨後においても研磨に必要な
物性を充分に維持していたので、１０回以上の研磨が実
施できた。

実施例３平均粒子径５μｍのダイヤモンド粉末を12.9容量％内蔵
する『ピロメリット酸二無水物と4,4−ジアミノジフェ
ニルエーテルとから得られた高分子量の芳香族ポリイミ
ド製の研磨シート（厚さ；９０μｍ）』を、製造した。

その結果によれば、前記の研磨シートは、高温下、長時
間の優れた繰り返し研磨性能を有しており、また、研磨
シートの物性は１０回目の研磨後においても研磨に必要
な物性を充分に維持していたので、１０回以上の研磨が
実施できた。

比較例１公知のダイヤモンド塗着型の研磨シート（接着剤はウレ
タン系接着剤である）を使用して、実施例１と同様の繰
り返し研磨を行った。その研磨性能などの結果を第１表
に示す。

公知のダイヤモンド塗着型の研磨シートを使用した繰り
返し研磨では、２回目までの研磨を一応行うことができ
たが、３回目以降の研磨では、窒化珪素の表面を実質的
に研磨することができなかった。

実施例４実施例１で使用した研磨シートから形成された長尺の研
磨テープ（厚さ；８０μｍ、幅；３cm、長さ；５０００
cm）を形成し、供給リールにロール状に巻き取り、複数
の案内ロールに巻き掛けて、先端を巻き取りリールに接
続し、そして、この研磨テープを緊張状態で約２０cm/s
ecの速度で往復させて走行させながら、この走行中のテ
ープの表面に、フェライト磁気ヘッドの表面を、約２５
０ｇ／cm²の押し圧力で押し付けながら、２０個のフェ
ライト磁気ヘッドの精密研磨を、連続的に２０回（１回
毎の研磨で１往復させて研磨する）繰り返し行った。

その繰り返し精密研磨において、１０回目の精密研磨の
際の研削比は、１５以上であり、研削されたフェライト
磁気ヘッドの表面粗さＲ_maxは、約５μｍ以下であり、
２０回目の精密研磨においても上述の研削性能および研
磨テープの物性は実質的に低下することがなかった。

〔本発明の作用効果〕

砥粒塗着型の研磨シートを使用する従来公知の研磨方法
では、この発明におけるように同じ研磨シート（研磨テ
ープも含む）を、多数回の精密研磨を繰り返し行うこと
は、砥粒塗着型の研磨シートにおける砥粒塗着層が早期
に全部脱落するために、実質的に不可能であったのであ
るが、この発明の方法では、砥粒を均一に内蔵する芳香
族ポリイミドからなる厚手の柔軟な研磨シートを使用し
ているので、精密研磨によって研磨シートの表面層がし
だいに研削されても、次々と新しい研磨可能な面（砥粒
が表面に露出している面）が形成され、多数回の繰り返
し精密研磨を行うことができるのである。

従って、この発明の方法によれば、研磨シートが、最初
の１〜２回の使用で取り替えることなく、長期間、継続
して使用することができるので、種々の電子部品（曲面
を有するものでもよい）などの被研磨物質の表面に対す
る精密研磨を、断続的または連続的に効率的に行うこと
ができるのであり、研磨製品を生産性よく工業的に製造
することができるのである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒子径が０．１〜６０μｍの範囲にあ
り、ヌープ硬度が１０００以上の砥粒が２〜８０容量％
の配合割合で、少なくとも厚さ方向全体にわたって均一
に分散して内蔵されている、厚さ３０〜５００μｍの柔
軟な芳香族ポリイミドシートを砥粒が露出するように表
面処理して得た研磨シートの表面と、被研磨物質の研磨
すべき表面とを５０〜２０００ｇ／cm²の押し付け圧力
で、互いに押し付けながら両者を相対的に摺動させて、
この被研磨物質の表面を、その最大粗さ（Ｒ_max）が２
０μｍ以下となるまで研磨することを特徴とする柔軟な
研磨シートによる研磨方法。