CN115723041A - 弹性膜及弹性膜的制造方法 - Google Patents

弹性膜及弹性膜的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有对弹性膜的各部位所要求的物理性能并能够均匀地研磨工件的弹性膜及弹性膜的制造方法。弹性膜(30)具备：抵接部(31)，其具有用于将工件(W)按压于研磨面(2a)的工件按压面(31a)；及隔壁(32～37)，从抵接部(31)向上方延伸并形成压力室(C1～C6)，抵接部(31)和隔壁(32～37)的至少一部分由一体成形的第一橡胶结构体(41)和第二橡胶结构体(42)构成，第一橡胶结构体(41)具有第一硬度，第二橡胶结构体(42)具有低于第一硬度的第二硬度，第一橡胶结构体(41)包含工件按压面(31)，第二橡胶结构体(42)包含隔壁(32～37)的至少一部分。

Description

弹性膜及弹性膜的制造方法
技术领域
本说明书涉及一种在用于对制造半导体设备时所使用的晶片、基板、面板等工件进行研磨的研磨头中使用的弹性膜及弹性膜的制造方法。
背景技术
作为半导体设备的制造工序中的技术，已知有化学机械研磨(CMP：ChemicalMechanical Polishing)。化学机械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)是一边将含有二氧化硅(SiO2)等磨粒的研磨液供给到研磨垫的研磨面上一边使工件与研磨面滑动接触而进行研磨的技术。用于进行该CMP的研磨装置具备对具有研磨面的研磨垫进行支承的研磨台和用于将工件按压于研磨垫的研磨头。
研磨头构成为通过形成压力室的弹性膜将工件按压于研磨垫。向压力室内供给被加压的气体，气体的压力经由弹性膜施加于工件。因此，将工件按压于研磨垫的力能够通过压力室内的压力来调节。为了将气体的压力有效地传递至工件，并且从工件的中心到端部以适当的力按压工件，弹性膜一般使用橡胶等柔软的材料。
通常，工件需要遍及其整个面地具有均匀的膜厚分布。于是，以往一直使用形成同心状的多个压力室的弹性膜。在沿着工件的半径方向的初始膜厚不同的情况下，通过调节多个压力室内的压力，从而能够调节沿着工件的半径方向的研磨率(也称为去除率)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-274415号公报
专利文献2：日本特开2013-111717号公报
发明要解决的技术问题
图10是表示具备形成多个压力室C1～C6的弹性膜130的研磨头105的一部分的剖视图。弹性膜130具备：抵接部131，该抵接部131具有与工件W抵接的工件按压面131a；以及隔壁132～137，该隔壁132～137从抵接部131向上方延伸，并形成压力室C1～C6。
隔壁132是位于最外侧的隔壁，也可称为侧壁。在向压力室C1供给气体时，若隔壁132与保持环128接触，则在工件W的周向上对工件W的按压力产生偏差。因此，为了不会由于弹性膜130的变形而与保持环128接触，隔壁132被要求具有不会向外侧倾倒的刚性。另一方面，隔壁132被要求具有在向压力室C1供给气体时向下方延伸的柔软性。
与隔壁132相比位于内侧的隔壁133～137被要求具有在向压力室C2～C6供给气体时向下方延伸的柔软性。在隔壁133～137的柔软性不充分的情况下，如图10所示，工件按压面131a在抵接部131与隔壁133～137的连接部被上拉，对工件W的按压力局部降低。
抵接部131被要求具有适度的刚性，以在工件W研磨时部扭转，在与工件W的摩擦下难以磨损，并且在研磨后工件W容易从抵接部131脱离。这样，为了实现工件的均匀的膜厚分布，对于弹性膜的各部位要求与其功能相应的适当的刚性、柔软性。
在专利文献1中，记载了在弹性膜的基板保持面侧设置隔膜，使在相邻两个区域的边界处的研磨压力(研磨速度)的梯度平缓的技术。另外，在专利文献2中，记载了通过用树脂板、丝状部件加强弹性膜的抵接部，从而减少弹性膜与保持环的接触并防止在抵接部产生松弛或在抵接面产生褶皱的技术。但是，这些技术需要在构成弹性膜的弹性材料以外设置部件。
发明内容
于是，本发明的目的在于，提供一种具有对弹性膜的各部位所要求的物理性能并能够均匀地研磨工件的弹性膜以及这样的弹性膜的制造方法。
用于解决技术问题的技术手段
在一个方式中，提供一种弹性膜，在用于研磨工件的研磨头中使用，且用于将所述工件按压于研磨面，具备：抵接部，该抵接部具有用于将所述工件按压于所述研磨面的工件按压面；以及隔壁，该隔壁从所述抵接部向上方延伸，并形成压力室，所述抵接部和所述隔壁的至少一部分由一体成形的第一橡胶结构体和第二橡胶结构体构成，所述第一橡胶结构体具有第一硬度，所述第二橡胶结构体具有低于所述第一硬度的第二硬度，所述第一橡胶结构体包含所述工件按压面，所述第二橡胶结构体包含所述隔壁的至少一部分。
在一个方式中，所述隔壁与所述抵接部的外缘连接，所述第一橡胶结构体包含所述隔壁的下部的至少一部分，所述第二橡胶结构体包含所述隔壁的上部。
在一个方式中，所述隔壁的上部具有构成为能够伸缩的曲折部。
在一个方式中，所述隔壁具有形成多个压力室的第一隔壁和第二隔壁，所述第一隔壁与所述抵接部的外缘连接，所述第二隔壁与所述第一隔壁相比位于内侧，所述第二橡胶结构体包含所述第二隔壁。
在一个方式中，所述第一橡胶结构体包含所述第一隔壁的下部的至少一部分，所述第二橡胶结构体包含所述第一隔壁的上部。
在一个方式中，所述第一隔壁的上部具有构成为能够伸缩的曲折部。
在一个方式中，所述第一橡胶结构体和所述第二橡胶结构体在成为所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体的边界面的表面具有凹凸。
在一个方式中，提供一种弹性膜的制造方法，所述弹性膜在用于研磨工件的研磨头中使用，且用于将所述工件按压于研磨面，包含以下工序：将具有第一硬度的第一橡胶结构体和具有低于所述第一硬度的第二硬度的第二橡胶结构体中的一方成形，通过将所述第一橡胶结构体和所述第二橡胶结构体中的另一方成形，并将所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体接合，从而将所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体一体成形，所述弹性膜具备：抵接部，该抵接部具有用于将所述工件按压于所述研磨面的工件按压面；以及隔壁，该隔壁从所述抵接部向上方延伸，并形成压力室，所述第一橡胶结构体包含所述工件按压面，所述第二橡胶结构体包含所述隔壁的至少一部分。
在一个方式中，弹性膜的制造方法还包含对一体成形的所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体进行加热的二次硫化工序。
在一个方式中，在将所述第一橡胶结构体成形的工序或将所述第二橡胶结构体成形的工序中，在成为所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体的边界面的表面将凹凸成形。
发明的效果
根据本发明，通过使用将对各部位具有适当的不同硬度的至少两个橡胶结构体一体成形而成的弹性膜对工件进行研磨，从而能够实现工件的均匀的膜厚分布。
附图说明
图1是表示研磨装置的一个实施方式的示意图。
图2是表示研磨头的一个实施方式的剖视图。
图3是表示弹性膜的一个实施方式的剖视图。
图4的(a)至图4的(c)是说明弹性膜的制造方法的一例的图。
图5的(a)和图5的(b)是说明图4的(c)的后续的图。
图6是图4的(a)至图4的(c)和图5的(a)至图5的(b)所示的制造方法的流程图。
图7的(a)至图7的(c)是说明弹性膜的制造方法的其他例的图。
图8的(a)和图8的(b)是说明图7的(c)的后续的图。
图9是图7的(a)至图7的(c)以及图8的(a)至图8的(b)所示的制造方法的流程图。
图10是表示具备形成多个压力室的弹性膜的研磨头的一部分的剖视图。
符号说明
1 研磨装置
2 研磨垫
2a 研磨面
3 研磨台
3a 台轴
5 研磨头
6 台马达
8 研磨液供给喷嘴
11 研磨头轴
13 头摆动臂
14 支承轴
18 旋转接头
20 动作控制部
25 载体
28 保持环
30 弹性膜
31 抵接部
31a 工件按压面
31b 下部抵接部
31c 上部抵接部
32 第一隔壁
32a 曲折部
32b 下部隔壁
32c 上部隔壁
32d 内壁部
33 第二隔壁
34 第三隔壁
35 第四隔壁
36 第五隔壁
37 第六隔壁
38 滚动隔膜
41 第一橡胶结构体
42 第二橡胶结构体
43 第一橡胶材料
44 第二橡胶材料
51、54 第一成形模具
52、55 第二成形模具
53、56 第三成形模具
C1～C7 压力室
F1～F7 气体输送线
R1～R7 压力调节器
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是表示研磨装置1的一个实施方式的示意图。研磨装置1是对在半导体设备的制造中所使用的晶片、基板、面板等工件W进行化学机械研磨的装置。如图1所示，研磨装置1具备：研磨台3，该研磨台3支承具有研磨面2a的研磨垫2；研磨头5，该研磨头5将工件W按压于研磨面2a；以及研磨液供给喷嘴8，该研磨液供给喷嘴8向研磨面2a供给研磨液。
研磨台3经由台轴3a与配置于其下方的台马达6连结，台马达6构成为使研磨台3和研磨垫2沿箭头所示的方向一体地旋转。研磨垫2的表面构成研磨工件W的研磨面2a。
研磨头5构成为能够在其下表面保持工件W。研磨头5固定于研磨头轴11的端部，研磨头轴11被头摆动臂13支承为能够旋转。头摆动臂13被支承轴14支承为能够旋转。研磨头轴11与研磨头马达(未图示)连结。研磨头马达构成为使研磨头5与研磨头轴11一起沿箭头所示的方向旋转。
研磨头轴11还与研磨头上下移动机构(未图示)连结。研磨头上下移动机构构成为使研磨头轴11和研磨头5相对于头摆动臂13相对上下移动。
研磨装置1还具备对研磨头5、台马达6、研磨头马达、研磨头上下移动机构以及研磨液供给喷嘴8的动作进行控制的动作控制部20。动作控制部20由至少一台计算机构成。
工件W如下所示地被研磨。一边使研磨台3和研磨头5沿图1的箭头所示的方向旋转，一边从研磨液供给喷嘴8向研磨台3上的研磨垫2的研磨面2a供给研磨液。一边通过研磨头5使工件W旋转，一边在研磨垫2与工件W之间存在研磨液的状态下通过研磨头5将工件W按压于研磨垫2的研磨面2a。通过研磨液的化学作用与研磨液所包含的磨粒和/或研磨垫2的机械作用的组合而研磨工件W的表面。
接着，对研磨头5进行说明。图2是表示研磨头5的一个实施方式的剖视图。研磨头5具备：固定于研磨头轴11的端部的载体25、安装于载体25的下部的弹性膜30以及配置于载体25的下方的保持环28。保持环28配置于弹性膜30的周围。该保持环28是为了在工件W的研磨中不使工件W从研磨头5飞出而保持工件W的环状的构造体。
弹性膜30具备：抵接部31，该抵接部31具有能够与工件W的上表面接触的工件按压面31a；以及隔壁32～37，该隔壁32～37从抵接部31向上方延伸。抵接部31具有与工件W的上表面实质上相同的大小和相同的形状。隔壁32～37是呈同心状排列的环状的壁。第一隔壁32是位于最外侧的隔壁。第一隔壁32也可以称为侧壁。
更具体而言，隔壁32～37是与抵接部的外缘连接的第一隔壁32、与第一隔壁32相比位于内侧的第二隔壁33、与第二隔壁33相比位于内侧的第三隔壁34、与第三隔壁34相比位于内侧的第四隔壁35、与第四隔壁35相比位于内侧的第五隔壁36以及与第五隔壁36相比位于内侧的第六隔壁37。第一隔壁32在其上部具有构成为能够伸缩的曲折部32a。第二隔壁33～第六隔壁37从抵接部31向径向内侧且向斜上方延伸。
本发明的第一隔壁32～第六隔壁37的形状不限定于本实施方式。在一个实施方式中，第一隔壁32也可以不具有曲折部32a而从抵接部31向上方延伸，也可以在从抵接部31向上方延伸的中途分支为多个。在一个实施方式中，第二隔壁33～第六隔壁37也可以从抵接部31不倾斜地向上方延伸，也可以在从抵接部31向上方延伸的中途弯折。
在弹性膜30与载体25之间设置有六个压力室C1～C6。压力室C1～C6至少由弹性膜30的抵接部31、隔壁32～37形成。压力室C1位于第一隔壁32与第二隔壁33之间，压力室C2位于第二隔壁33与第三隔壁34之间，压力室C3位于第三隔壁34与第四隔壁35之间，压力室C4位于第四隔壁35与第五隔壁36之间，压力室C5位于第五隔壁36与第六隔壁37之间，压力室C6位于第六隔壁37内。压力室C1～C5为环状，中央的压力室C6为圆形。这些压力室C1～C6同心地排列。在一个实施方式中，压力室C1～C6也可以具有其他形状。
在本实施方式中，弹性膜30形成六个压力室C1～C6，但本发明不限定于本实施方式。在一个实施方式中，弹性膜30也可以形成比六个少或比六个多的压力室。即，在一个实施方式中，可以设置少于六个的隔壁，或者也可以设置多于六个的隔壁。例如，也可以仅设置有第一隔壁32，并且弹性膜30仅形成一个压力室C1。
压力室C1、C2、C3、C4、C5、C6分别连接有气体输送线F1、F2、F3、F4、F5、F6。气体输送线F1～F6的一端与设置于设置有研磨装置1的工厂的作为多用途供给源的压缩气体供给源(未图示)连接。构成为，通过气体输送线F1、F2、F3、F4、F5、F6分别向压力室C1、C2、C3、C4、C5、C6供给压缩空气等压缩气体。
在载体25与保持环28之间配置有环状的滚动隔膜38，在该滚动隔膜38的内部形成有压力室C7。压力室C7经由气体输送线F7与上述压缩气体供给源连结。通过气体输送线F7向压力室C7内供给压缩气体，压力室C7将保持环28按压于研磨垫2的研磨面2a。
气体输送线F1～F7经由安装于研磨头轴11的旋转接头18延伸。在与压力室C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7连通的气体输送线F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7分别设置有压力调节器R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。来自压缩气体供给源的压缩气体分别通过压力调节器R1～R7被独立地供给至压力室C1～C7内。压力调节器R1～R7构成为调节压力室C1～C7内的压缩气体的压力。
压力调节器R1～R7能够使压力室C1～C7的内部压力彼此独立地变化，由此，能够独立地调节工件W的对应的六个区域、以及保持环28对研磨垫2的按压力。工件W的对应于压力室C1的区域是包含工件W的边缘部的环状的区域。工件W的对应于压力室C2的区域是比工件W的对应于压力室C1的区域靠内侧的环状的区域。工件W的对应于压力室C3的区域是比工件W的对应于压力室C2的区域靠内侧的环状的区域。工件W的对应于压力室C4的区域是比工件W的对应于压力室C3的区域靠内侧的环状的区域。工件W的对应于压力室C5的区域是比工件W的对应于压力室C4的区域靠内侧的环状的区域。工件W的对应于压力室C6的区域是比工件W的对应于压力室C5的区域靠内侧的圆形的区域。
气体输送线F1～F7分别与大气开放阀(未图示)连接，能够使压力室C1～C7向大气开放。压力调节器R1～R7与动作控制部20连接。动作控制部20向压力调节器R1～R7发送压力室C1～C7各自的目标压力值，压力调节器R1～R7进行动作以将压力室C1～C7内的压力维持在所对应的目标压力值。
研磨头5能够对工件W的多个区域分别施加独立的研磨压力。例如，研磨头5能够以不同的研磨压力将工件W的表面的不同区域按压于研磨垫2的研磨面2a。因此，研磨头5能够控制工件W的膜厚轮廓以达成作为目标的膜厚轮廓。
图3是表示弹性膜30的一个实施方式的剖视图。在图3中表示弹性膜30的一部分。弹性膜30由第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42构成，该第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42由具有不同硬度的橡胶构成。更具体而言，弹性膜30具有第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42，该第一橡胶结构体41具有第一硬度，该第二橡胶结构体42具有低于第一硬度的第二硬度。第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42是一体成形的一体结构物。作为构成第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42的弹性橡胶的例子，可列举出硅橡胶、EPDM(乙烯丙二烯橡胶)、氟橡胶。在本实施方式中，使用硅橡胶。
第一橡胶结构体41包含具有工件按压面31a的下部抵接部31b。下部抵接部31b是抵接部31的一部分，更具体而言，是抵接部31的下部。第一橡胶结构体41还包含作为第一隔壁32的下部的下部隔壁32b。下部隔壁32b构成第一隔壁32的下部的外侧，并从下部抵接部31b向上方延伸。下部抵接部31b和下部隔壁32b是一体成形物。
第二橡胶结构体42包含上部抵接部31c、上部隔壁32c、内壁部32d以及第二隔壁33～第六隔壁37。上部抵接部31c是抵接部31的一部分，更具体而言，是位于下部抵接部31b的上方的抵接部31的上部。上部抵接部31c比下部抵接部31b薄。上部隔壁32c构成第一隔壁32的上部，并位于下部隔壁32b的上方。上部隔壁32c具有曲折部32a。内壁部32d构成隔壁32的下部的内侧，并从上部抵接部31c向上方延伸。内壁部32d位于下部隔壁32b的内侧。上部抵接部31c、上部隔壁32c、内壁部32d以及第二隔壁33～第六隔壁37是一体成形物。
第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42一体成形，在不使用粘接剂的情况下接合而构成一体结构物。成为第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的边界面的表面为了提高紧贴性也可以具有凹凸。第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的边界面是抵接部31的下部抵接部31b与上部抵接部31c的边界面、第一隔壁32的下部隔壁32b与内壁部32d的边界面。通过在成为这些边界面的表面使凹凸成形，第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的接触面积增加，第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42被更牢固地一体化。
在一个实施方式中，第二橡胶结构体42也可以不具有上部抵接部31c。在该情况下，第二橡胶结构体42的第二隔壁33～第六隔壁37从第一橡胶结构体41的抵接部31向上方延伸。另外，在一个实施方式中，第二橡胶结构体42也可以不具有内壁部32d。在该情况下，上部隔壁32c从第一橡胶结构体41的下部隔壁32b的上端向上方延伸。
根据本实施方式，通过弹性膜30具备具有不同硬度的第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42，能够根据对弹性膜30的各部位所要求的物理性能而具有适当的刚性、柔软性。第一橡胶结构体41具有第一硬度，第二橡胶结构体42具有第二硬度。第二硬度低于第一硬度。由此，第一橡胶结构体41具有适度的刚性，第二橡胶结构体42具有适度的柔软性。例如，第一硬度是硬度80度(A型硬度计硬度)，第二硬度是硬度50度(A型硬度计硬度)，但本发明不限定于此。
第一隔壁32在其上部和下部所要求的物理性能不同。下部隔壁32b要求具有适度的刚性以在气体被供给至压力室C1(参照图2)时不会向外侧倾倒而与保持环28接触。因为下部隔壁32b由第一橡胶结构体41构成，所以比第二橡胶结构体42具有刚性。由此，能够防止下部隔壁32b与保持环28的接触，并使对工件W的按压力均匀。
上部隔壁32c被要求具有适度的柔软性，以在气体被供给至压力室C1时向下方延伸。因为上部隔壁32c由第二橡胶结构体42构成，所以比第一橡胶结构体41具有柔软性。由此，根据向压力室C1供给的气体的压力，上部隔壁32c伸缩，并能够灵活地调节对工件W的按压力。即使下部隔壁32b具有比较高的硬度，通过上部隔壁32c的伸缩，也能够将压力室C1内的压力适当地传递至工件W的外缘部。特别是，在本实施方式中，作为上部隔壁32c的一部分的曲折部32a能够提高上部隔壁32c的伸缩性。
第二隔壁33～第六隔壁37被要求具有在气体被供给至压力室C2～C6(参照图2)时向下方延伸的柔软性。因为第二隔壁33～第六隔壁37由第二橡胶结构体42构成，因此比第一橡胶结构体41具有柔软性。由此，根据向压力室C2～C6(参照图2)供给的气体的压力，第二隔壁33～第六隔壁37灵活地延伸，弹性膜30能够以适当的按压力按压工件W。
因为下部抵接部31b由第一橡胶结构体41构成，所以比第二橡胶结构体42具有刚性。因此，能够防止在第二隔壁33～第六隔壁37与抵接部31的连接部的工件按压面31a向上方变形，能够防止对工件W的按压力局部降低。进而，防止在研磨工件W时随着研磨头5(参照图1)的旋转而抵接部31扭曲，抵接部31难以由于与工件W的摩擦而磨损。进而，在研磨后，工件W不与抵接部31紧贴，容易从抵接部31脱离。
这样，通过使用对各部位具有不同物理性能的弹性膜30，能够使研磨头5以适当的按压力研磨工件W而达成工件W的目标膜厚分布。进而，因为第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42一体成形，所以不需要使用用于将第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42彼此固定的粘接剂。因此，能够对各部位实现适当的刚性、柔软性而不影响构成弹性膜30的橡胶的物理性能。
接着，对弹性膜30的制造方法进行说明。图4的(a)至图4的(c)和图5的(a)至图5的(b)是说明弹性膜30的制造方法的一例的图。在图4的(a)至图4的(c)和图5的(a)至图5的(b)所示的制造方法中，先将第一橡胶结构体41成形，之后将第二橡胶结构体42成形，将第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42一体成形。
首先，如图4的(a)所示，使作为第一橡胶结构体41的材料的第一橡胶材料43流入第一成形模具51与第二成形模具52之间的空间。接着，如图4的(b)所示，当使第一成形模具51与第二成形模具52嵌合而对第一橡胶材料43加压时，第一橡胶材料43充满第一成形模具51与第二成形模具52的间隙。通过在被第一成形模具51和第二成形模具52加压的状态下对第一橡胶材料43进行加热，从而第一橡胶结构体41成形。
为了在成为第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的边界面的表面将凹凸成形，第二成形模具52也可以在与第一橡胶材料43接触的表面52a具有凹凸。作为一例，该凹凸可以通过印花加工或喷砂加工等粗糙面处理而成形。利用表面52a的凹凸，在成为与第二橡胶结构体42的边界面的第一橡胶结构体41的下部抵接部31b(参照图3)的表面和下部隔壁32b(参照图3)的表面将凹凸成形。通过在第一橡胶结构体41的表面将凹凸成形，能够使第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的接触面积增加，并使第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42更牢固地一体化。
如图4的(c)所示、通过已知的真空吸引等方法，用第一成形模具51保持成形后的第一橡胶结构体41，取下第二成形模具52。在图4的(c)中，省略了进行真空吸引的机构的结构。接着，说明第二橡胶结构体42的成形工序。
如图5的(a)所示，使作为第二橡胶结构体42的材料的第二橡胶材料44流入保持有第一橡胶结构体41的第一成形模具51与第三成形模具53之间的空间。第三成形模具53具有用于将隔壁32～37(参照图3)成形的凹部53a。
接着，如图5的(b)所示，当使第一成形模具51与第三成形模具53嵌合而对第二橡胶材料44加压时，第二橡胶材料44进入第三成形模具53的凹部53a。在第一成形模具51与第三成形模具53嵌合时，保持于第一成形模具51的第一橡胶结构体41与第三成形模具53之间具有0.5mm左右的间隙51a。利用该间隙51a，第二橡胶结构体42的上部抵接部31c(参照图3)成形。通过在被第一成形模具51和第三成形模具53加压的状态下对第二橡胶材料44进行加热，从而与第一橡胶结构体41接合了的第二橡胶结构体42被成形，第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42被一体成形。
之后，从第一成形模具51和第三成形模具53取出一体化后的第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42。为了取出具有复杂形状的第二橡胶结构体42，第三成形模具53也可以组合型芯模具、基底模具等多个模具而构成。
一体成形的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42在它们的边界面接合，但第一橡胶材料43与第二橡胶材料44的交联反应处于不完全进行的状态。通过对该一体成形的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42进行加热而进行使第一橡胶材料43与第二橡胶材料44的交联反应进一步进行的二次硫化。在该二次硫化工序中，作为一例，使用烘箱(恒温设备)以200℃对一体化后的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42加热3～4小时。由此，由第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42构成的弹性膜30完成。
图6是图4的(a)至图4的(c)和图5的(a)至图5的(b)所示的制造方法的流程图。
在步骤S101中，如图4的(a)所示，使第一橡胶材料43流入第一成形模具51与第二成形模具52之间的空间。
在步骤S102中，如图4的(b)所示，使第一成形模具51与第二成形模具52嵌合而对第一橡胶材料43加压，并加热第一橡胶材料43，将第一橡胶结构体41成形。之后，如图4的(c)所示，取下第二成形模具52。
在步骤S103中，如图5的(a)所示，使第二橡胶材料44流入第一成形模具51与第三成形模具53之间的空间。
在步骤S104中，如图5的(b)所示，使第一成形模具51与第三成形模具53嵌合而对第二橡胶材料44加压，并加热第二橡胶材料44，将与第一橡胶结构体41接合了的第二橡胶结构体42成形，而将第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42一体成形。
在步骤S105中，从第一成形模具51和第三成形模具53取出一体化后的第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42。
在步骤S106中，通过对一体化后的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42进行加热，从而进行使交联反应进一步进行的二次硫化。由此，由第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42构成的弹性膜30完成。
根据本实施方式，将与交联反应完全进行前(二次硫化前)的第一橡胶结构体41接合了的第二橡胶结构体42成形，因此能够一边进行第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的交联反应一边进行一体化。另外，由于与在使第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42分别成形后进行接合相比能够减少工序，因此，能够提高生产率。
图7的(a)至图7的(c)和图8的(a)至图8的(b)是说明弹性膜30的制造方法的其他例的图。在图7的(a)至图7的(c)和图8的(a)至图8的(b)所示的制造方法中，先将第二橡胶结构体42成形，之后将第一橡胶结构体41成形，将第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42一体成形。
首先，如图7的(a)所示，使作为第二橡胶结构体42的材料的第二橡胶材料44流入第一成形模具54与第二成形模具55之间的空间。第二成形模具55具有用于使隔壁32～37(参照图3)成形的凹部55a。
接着，如图7的(b)所示，当使第一成形模具54与第二成形模具55嵌合而对第二橡胶材料44进行加压时，第二橡胶材料44流入第二成形模具55的凹部55a。在使第一成形模具54与第二成形模具55嵌合时，第一成形模具54与第二成形模具55之间具有0.5mm左右的间隙54a。利用该间隙54a，第二橡胶结构体42的上部抵接部31c(参照图3)被成形。通过在被第一成形模具54和第二成形模具55加压的状态下对第二橡胶材料44进行加热，第二橡胶结构体42被成形。
为了在成为第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的边界面的表面使凹凸成形，第一成形模具54可以在与第二橡胶材料44接触的表面54b具有凹凸。作为一例，该凹凸可以通过印花加工或喷砂加工等粗糙面处理而成形。利用表面54b的凹凸，在成为与第一橡胶结构体41的边界面的第二橡胶结构体42的上部抵接部31c的表面和内壁部32d(参照图3)的表面将凹凸成形。通过在第二橡胶结构体42的表面将凹凸成形，能够使第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的接触面积增加，并使第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42更牢固地一体化。
如图7的(c)所示，在通过第二成形模具55保持第二橡胶结构体42的状态下，取下第一成形模具54。接着，说明第一橡胶结构体41的成形工序。
如图8的(a)所示，使作为第一橡胶结构体41的材料的第一橡胶材料43流入保持有第二橡胶结构体42的第二成形模具55与第三成形模具56之间的空间。接着，如图8的(b)所示，当使第二成形模具55与第三成形模具56嵌合而对第一橡胶材料43加压时，第一橡胶材料43充满第二成形模具55与第三成形模具56的间隙。通过在被第二成形模具55和第三成形模具56加压的状态下对第一橡胶材料43进行加热，从而与第二橡胶结构体42接合了的第一橡胶结构体51被成形，第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42被一体成形。
之后，从第二成形模具55和第三成形模具56取出一体化后的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42。为了取出具有复杂形状的第二橡胶结构体42，第二成形模具55也可以组合型芯模具、基底模具等多个模具而构成。
一体成形的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42在它们的边界面接合，但第一橡胶材料43与第二橡胶材料44的交联反应处于不完全进行的状态。通过对该一体成形的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42进行加热而进行使第一橡胶材料43与第二橡胶材料44的交联反应进一步进行的二次硫化。在该工序中，作为一例，使用烘箱(恒温设备)以200℃对第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42加热3～4小时。由此，由第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42构成的弹性膜30完成。
图9是图7的(a)至图7的(c)和图8的(a)至图8的(b)所示的制造方法的流程图。
在步骤S201中，如图7的(a)所示，使第二橡胶材料44流入第一成形模具54与第二成形模具55之间的空间。
在步骤S202中，如图7的(b)所示，使第一成形模具54与第二成形模具55嵌合而对第二橡胶材料44加压，并加热第二橡胶材料44，将第二橡胶结构体42成形。之后，如图7的(c)所示，取下第一成形模具54。
在步骤S203中，如图8的(a)所示，使第一橡胶材料43流入第二成形模具55与第三成形模具56之间的空间。
在步骤S204中，如图8的(b)所示，使第二成形模具55与第三成形模具56嵌合而对第一橡胶材料43加压，并加热第一橡胶材料43，将与第二橡胶结构体42接合了的第一橡胶结构体41成形，而将第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42一体成形。
在步骤S205中，从第二成形模具55和第三成形模具56取出一体化后的第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42。
在步骤S206中，通过对一体化后的第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42进行加热，从而进行使交联反应进一步进行的二次硫化。由此，由第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42构成的弹性膜30完成。
根据本实施方式，将与交联反应完全进行前(二次硫化前)的第二橡胶结构体42接合了的第一橡胶结构体41成形，因此能够一边进行第一橡胶结构体41与第二橡胶结构体42的交联反应一边进行一体化。另外，由于与在将第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42分别成形后进行接合相比能够减少工序，因此，能够提高生产率。
在本实施方式中，弹性膜30由第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42的具有两种硬度的橡胶构成，但在一个实施方式中，弹性膜30也可以由具有三种以上硬度的材料构成。例如，第一隔壁32的上部隔壁32c和第二隔壁33～第六隔壁37可以由具有不同硬度的橡胶结构体形成。
在本实施方式中，第一橡胶结构体41和第二橡胶结构体42是硬度不同的两种橡胶结构体，但在一个实施方式中，也可以是硬度之外的拉伸强度、延展率、弹性模量等物理性能不同的橡胶结构体。
上述实施方式是以具有本发明所属技术领域的常规知识的人能够实施本发明为目的而记载的。上述实施方式的各种变形例对于本领域技术人员而言是当然能够做出的，本发明的技术思想也能够适用于其他实施方式。因此，本发明不限定于所记载的实施例，而是被解释为遵从于由要求保护的范围定义的技术思想的最广的范围。

Claims (10)

1.一种弹性膜，在用于研磨工件的研磨头中使用，且用于将所述工件按压于研磨面，其特征在于，具备：
抵接部，该抵接部具有用于将所述工件按压于所述研磨面的工件按压面；以及
隔壁，该隔壁从所述抵接部向上方延伸，并形成压力室，
所述抵接部和所述隔壁的至少一部分由一体成形的第一橡胶结构体和第二橡胶结构体构成，
所述第一橡胶结构体具有第一硬度，所述第二橡胶结构体具有低于所述第一硬度的第二硬度，
所述第一橡胶结构体包含所述工件按压面，
所述第二橡胶结构体包含所述隔壁的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的弹性膜，其特征在于，
所述隔壁与所述抵接部的外缘连接，
所述第一橡胶结构体包含所述隔壁的下部的至少一部分，
所述第二橡胶结构体包含所述隔壁的上部。
3.根据权利要求2所述的弹性膜，其特征在于，
所述隔壁的上部具有构成为能够伸缩的曲折部。
4.根据权利要求1所述的弹性膜，其特征在于，
所述隔壁具有形成多个压力室的第一隔壁和第二隔壁，
所述第一隔壁与所述抵接部的外缘连接，
所述第二隔壁与所述第一隔壁相比位于内侧，
所述第二橡胶结构体包含所述第二隔壁。
5.根据权利要求4所述的弹性膜，其特征在于，
所述第一橡胶结构体包含所述第一隔壁的下部的至少一部分，
所述第二橡胶结构体包含所述第一隔壁的上部。
6.根据权利要求5所述的弹性膜，其特征在于，
所述第一隔壁的上部具有构成为能够伸缩的曲折部。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的弹性膜，其特征在于，
所述第一橡胶结构体和所述第二橡胶结构体在成为所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体的边界面的表面具有凹凸。
8.一种弹性膜的制造方法，所述弹性膜在用于研磨工件的研磨头中使用，且用于将所述工件按压于研磨面，其特征在于，包含以下工序：
将具有第一硬度的第一橡胶结构体和具有低于所述第一硬度的第二硬度的第二橡胶结构体中的一方成形，
通过将所述第一橡胶结构体和所述第二橡胶结构体中的另一方成形，并将所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体接合，从而将所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体一体成形，
所述弹性膜具备：
抵接部，该抵接部具有用于将所述工件按压于所述研磨面的工件按压面；以及
隔壁，该隔壁从所述抵接部向上方延伸，并形成压力室，
所述第一橡胶结构体包含所述工件按压面，
所述第二橡胶结构体包含所述隔壁的至少一部分。
9.根据权利要求8所述的弹性膜的制造方法，其特征在于，
还包含对一体成形的所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体进行加热的二次硫化工序。
10.根据权利要求8或9所述的弹性膜的制造方法，其特征在于，
在将所述第一橡胶结构体成形的工序或将所述第二橡胶结构体成形的工序中，在成为所述第一橡胶结构体与所述第二橡胶结构体的边界面的表面将凹凸成形。
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