JP2006062059A - 保持パッド及び保持パッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被研磨物を確実に保持することができ、加工表面の平坦性を向上させることができる保持パッドを提供する。
【解決手段】バックパッドは、１００％モジュラスが１０ＭＰａのポリウレタン樹脂で形成されたポリウレタンシート２を有している。ポリウレタンシート２には、保持面Ｐ側に緻密な発泡が形成されたスキン層４が形成されている。ポリウレタンシート２は、保持面Ｐの裏面Ｑ側が、ポリウレタンシート２の厚さがほぼ一様となるようにバフ処理されている。バフ処理では、成膜時の成膜基材４３を剥離後、保持面Ｐの表面に圧接ローラ６５の平坦な表面を圧接しながら、裏面Ｑ側に出現した凹凸が除去される。バフ処理された裏面Ｑ’側には、ＰＥＴ製フィルムの支持層が貼り合わされている。ポリウレタンシート２の厚さがほぼ一様で、スキン層４がそのまま残される。
【選択図】図４

Description

本発明は保持パッド及び保持パッドの製造方法に係り、特に、軟質プラスチックフォームの一面側に発泡表面層が形成されており、被研磨物を保持するための定盤に前記軟質プラスチックフォームの他面側を装着させて前記一面側が前記被研磨物に当接する保持パッド及び該保持パッドの製造方法に関する。

従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）では、高精度な平坦性が要求されるため、研磨布を使用した研磨加工が行われている。通常、研磨加工には、被研磨物の両面を同時に研磨する両面研磨機、片面ずつ研磨する片面研磨機等が使用されている。両面研磨機では、表面が平坦な上下定盤にそれぞれ貼付した研磨布に被研磨物の両面を当接させ研磨粒子等を含む研磨液を供給しながら研磨加工が行われる。一方、片面研磨機では、表面が平坦な加圧定盤に被研磨物の上面側を保持させ、表面が平坦な回転定盤に貼付した研磨布に被研磨物の下面（加工表面）を当接させて研磨液を供給しながら研磨加工が行われる。

片面研磨機を使用した研磨加工では、被研磨物の上面が金属製の加圧定盤と直接接触するため、被研磨物にスクラッチ（キズ）等が生じる。これを回避するため、例えば、加圧定盤に軟質クロスの保持パッドを貼付する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術では、保持パッドが被研磨物及び加圧定盤間に介在することでスクラッチ等を防止することはできるが、保持パッドの被研磨物保持性が不十分なため、研磨加工中に被研磨物が移動してしまい加工表面の平坦性が損なわれる。被研磨物の移動を防止するため、型枠（テンプレート）等に被研磨物を挿入して研磨加工が行われている。この場合には、研磨加工後に型枠から被研磨物が取り外されるが、被研磨物、特に液晶ディスプレイ用のガラス基板が大型化しており、例えば、板厚１ｍｍ、外寸１．５×１．８ｍのガラス基板が研磨加工されるため、型枠を用いることなく被研磨物を保持することができ平坦性の高い大型の保持パッドが求められている。

一般に、保持パッドには、軟質プラスチックフォームが使用されている。軟質プラスチックフォームは、軟質プラスチックを水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させること（湿式成膜法）で製造されている。製造された軟質プラスチックフォームの表面には緻密な発泡が形成された厚さ数μｍ程度の発泡表面層（スキン層）が形成されている。緻密に形成された発泡のため、スキン層の表面はミクロな平坦性を有している。このスキン層の表面が被研磨物との接触性に優れるため、被研磨物の保持が可能となる。ところが、湿式成膜法では、樹脂溶液が粘性を有するため、成膜基材への塗布時に厚さバラツキが生じると共に、凝固再生時の有機溶媒と水系凝固液との置換により厚さバラツキが生じやすい。このため、軟質プラスチックフォーム自体の表面のマクロな平坦性が損なわれる（大きく波打った表面となる）。厚さバラツキが生じた軟質プラスチックフォームを使用した保持パッドに被研磨物を保持させて研磨加工を行うと、保持パッドの厚さの大きな部分で被研磨物にかかる圧力が大きくなるため、当該部分の加工表面が大きく研磨され（保持パッドの厚さバラツキが被研磨物に転写され）て平坦性を損なうこととなる。

軟質プラスチックフォームに生じた厚さバラツキを低減するため、軟質プラスチックフォームの製造後にその表面にバフ処理（表面サンディング）が施されている。また、保持パッドを研磨機の加圧定盤に貼付した後、研磨加工を行う前に保持パッドに平坦な矯正基材を当接させて研磨加工と同様に研磨機を作動させることで、厚さバラツキを矯正して保持パッドの表面を平坦化する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−１２３９６３号公報 特開２００４−９０１２４号公報

しかしながら、上述したスキン層の厚さが軟質プラスチックフォームの厚さバラツキより小さいことから、軟質プラスチックフォームの厚さバラツキを解消する程バフ処理するとスキン層が消失してしまうため、被研磨物保持性が低下する。また、スキン層を残すと軟質プラスチックフォームの厚さバラツキがそのまま保持パッドの厚さバラツキとして残るため、加工表面の平坦性を向上させることが難しくなる。更に、特許文献２の技術では、保持パッドの表面を矯正することはできるものの、研磨機に装着してから研磨加工の前に矯正する作業を行うため、研磨加工全体の作業効率が低下する、という問題がある。これらを解決するためには、保持パッドの製造時に、スキン層のミクロな平坦性を残しつつ厚さバラツキを減少させてマクロな平坦性を向上させることが重要である。

本発明は上記事案に鑑み、被研磨物を確実に保持することができ、加工表面の平坦性を向上させることができる保持パッド及び該保持パッドの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、軟質プラスチックフォームの一面側に発泡表面層が形成されており、被研磨物を保持するための定盤に前記軟質プラスチックフォームの他面側を装着させて前記一面側が前記被研磨物に当接する保持パッドにおいて、前記軟質プラスチックフォームの他面側が該軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理されていることを特徴とする。

第１の態様では、軟質プラスチックフォームの他面側が該軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理されているため、定盤に軟質プラスチックフォームの他面側を装着させることで発泡表面層の表面が略平坦となるので、発泡表面層と被研磨物との接触性が向上して確実に被研磨物を保持することができると共に、軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様なため、研磨加工時に被研磨物が保持パッドを介して略均等に押圧されるので、被研磨物の被研磨面の平坦性を向上させることができる。

第１の態様において、軟質プラスチックフォームを、厚さの最大値と最小値との差が厚さの平均値の３．２％以下としてもよい。また、軟質プラスチックフォームの材質をポリウレタンとしてもよい。このとき、ポリウレタンの１００％モジュラスを２０ＭＰａ以下とすることが好ましい。また、保持パッドが軟質プラスチックフォームの他面側に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種であり、軟質プラスチックフォームを支持する支持層を更に有してもよい。

また、本発明の第２の態様は、軟質プラスチックフォームの一面側に発泡表面層が形成されており、被研磨物を保持するための定盤に前記軟質プラスチックフォームの他面側を装着させて前記一面側が前記被研磨物に当接する保持パッドの製造方法であって、前記軟質プラスチックフォームを湿式成膜し、前記軟質プラスチックフォームの一面側に、平坦な表面を有する治具の該平坦な表面を当接させて前記軟質プラスチックフォームの他面側を該軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理する、ステップを含むことを特徴とする。

第２の態様では、湿式成膜した軟質プラスチックフォームの発泡表面層が形成された一面側に、平坦な表面を有する治具の該平坦な表面を当接させることで、湿式成膜時に生じた軟質プラスチックフォームの厚さバラツキを他面側に凹凸として出現させることができ、凹凸が出現した他面側を該軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理することで、軟質プラスチックフォームの厚さバラツキが減少するので、発泡表面層を残したまま厚さ精度を向上させた軟質プラスチックフォーム延いては保持パッドを得ることができる。この場合において、軟質プラスチックフォームの他面側に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種であり、軟質プラスチックフォームを支持する支持層を貼り合わせるステップを更に含むようにしてもよい。

本発明によれば、軟質プラスチックフォームの他面側が該軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理されているため、定盤に装着させることで発泡表面層の表面が略平坦となるので、確実に被研磨物を保持することができると共に、軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様なため、研磨加工時に被研磨物が略均等に押圧されるので、被研磨物の被研磨面の平坦性を向上させることができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を適用可能な被研磨物保持用のバックパッドの実施の形態について説明する。

（バックパッド）
図１に示すように、バックパッド１は、１００％モジュラス（２倍長に引っ張る時の張力）が２０ＭＰａ以下のポリウレタン樹脂で形成された軟質プラスチックフォームとしてのポリウレタンシート２を有している。ポリウレタンシート２は、保持面Ｐの裏面（下面）側が、ポリウレタンシート２の厚さ（図１の縦方向の長さ）がほぼ一様となるようにバフ処理されている（詳細後述）。ポリウレタンシート２は、最大厚さ（厚さの最大値）と最小厚さ（厚さの最小値）との差が厚さの平均値の３．２％以下となるように形成されており、例えば、厚さの平均が約１ｍｍの場合には、最大厚さと最小厚さとの差が約３２μｍ以下となる。このため、ポリウレタンシート２は、平坦な保持面Ｐを有している。

ポリウレタンシート２には、保持面Ｐ側に、図示しない緻密な発泡が形成されておりミクロな平坦性を有するスキン層４が形成されている。スキン層４の下層には、ポリウレタンシート２の厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状の発泡３が形成されている。発泡３の空間体積は、保持面Ｐ側の大きさが、保持面Ｐの裏面側より小さく形成されている。発泡３同士の間のポリウレタン樹脂中には、スキン層４に形成された発泡より大きく発泡３より小さな空間体積を有する図示を省略した発泡が形成されている。発泡３及び図示を省略した発泡は、スキン層４に形成された発泡の空間体積の直径より大きい不図示の連通孔で立体網目状につながっている。保持面Ｐの裏面側がバフ処理されているため、発泡３及び図示を省略した発泡の一部が裏面側の表面で開口している。

また、バックパッド１は、保持面Ｐの裏面側（バフ処理された面側）に、ポリウレタンシート２を支持する支持層６を有している。支持層６には、少なくともポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の可撓性フィルム、不織布又は織布から選択される１種が使用されている。支持層６の下面側には、他面側（最下面側）に剥離紙８を有し研磨機にバックパッド１を装着するための両面テープ７が貼り合わされている。

（バックパッドの製造）
バックパッド１は、図２に示す各工程を経て製造される。まず、準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）及び添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。ポリウレタン樹脂には、１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下のポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から選択して用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡３の大きさや量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡を促進させる親水性活性剤及びポリウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。

塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させ、洗浄後乾燥させてポリウレタンシート２を得る。塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程は、図３に示す成膜装置で連続して実行される。

図３に示すように、成膜装置６０は、成膜基材の不織布や織布を前処理する、水又はＤＭＦ水溶液（ＤＭＦと水との混合液）等の前処理液１５が満たされた前処理槽１０、ポリウレタン樹脂を凝固再生させるための、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液２５が満たされた凝固槽２０、凝固再生後のポリウレタン樹脂を洗浄する水等の洗浄液３５が満たされた洗浄槽３０及びポリウレタン樹脂を乾燥させるためのシリンダ乾燥機５０を連続して備えている。

前処理槽１０の上流側には、成膜基材４３を供給する基材供給ローラ４１が配置されている。前処理槽１０は、成膜基材４３の搬送方向と同じ長手方向の略中央部の内側下部に一対のガイドローラ対１３を有している。前処理槽１０の上方で、基材供給ローラ４１側にはガイドローラ１１、１２が配設されており、凝固槽２０側には前処理した成膜基材４３に含まれる過剰な前処理液１５を除去するマングルローラ１８が配置されている。マングルローラ１８の下流側には、成膜基材４３にポリウレタン樹脂溶液４５を略均一に塗布するナイフコータ４６が配置されている。ナイフコータ４６の下流側で凝固槽２０の上方にはガイドローラ２１が配置されている。

凝固槽２０には、洗浄槽３０側の内側下部にガイドローラ２３が配置されている。凝固槽２０の上方で洗浄槽３０側には凝固再生後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ２８が配置されている。マングルローラ２８の下流側で洗浄槽３０の上方にはガイドローラ３１が配置されている。洗浄槽３０には、成膜基材４３の搬送方向と同じ長手方向で上部に４本、下部に５本のガイドローラ３３が上下交互となるように配設されている。洗浄槽３０の上方でシリンダ乾燥機５０側には、洗浄後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ３８が配置されている。シリンダ乾燥機５０には、内部に熱源を有する４本のシリンダが上下４段に配設されている。シリンダ乾燥機５０の下流側には、乾燥後のポリウレタン樹脂を（成膜基材４３と共に）巻き取る巻取ローラ４２が配置されている。なお、マングルローラ１８、２８、３８、シリンダ乾燥機５０及び巻取ローラ４２は、図示を省略した回転駆動モータに接続されており、これらの回転駆動力により成膜基材４３が基材供給ローラ４１から巻取ローラ４２まで搬送される。成膜基材４３の搬送速度は、本例では２．５ｍ／ｍｉｎに設定されており、１．０〜５．０ｍ／ｍｉｎの範囲で設定されることが好ましい。

成膜基材４３に不織布又は織布を用いる場合は、成膜基材４３が基材供給ローラ４１から引き出され、ガイドローラ１１、１２を介して前処理液１５中に連続的に導入される。前処理液１５中で一対のガイドローラ１３間に成膜基材４３を通過させて前処理（目止め）を行うことにより、ポリウレタン樹脂溶液４５を塗布するときに、成膜基材４３内部へのポリウレタン樹脂溶液４５の浸透が抑制される。成膜基材４３は、前処理液１５から引き上げられた後、マングルローラ１８で加圧されて余分な前処理液１５が絞り落とされる。前処理後の成膜基材４３は、凝固槽２０方向に搬送される。なお、成膜基材４３としてＰＥＴ製等の可撓性フィルムを用いる場合は、前処理が不要のため、ガイドローラ１２から直接マングルローラ１８に送り込むようにするか、又は、前処理槽１０に前処理液１５を入れないようにしてもよい。以下、本例では、成膜基材４３をＰＥＴ製フィルムとして説明する。

図２に示すように、塗布工程では、準備工程で調製したポリウレタン樹脂溶液４５が常温下でナイフコータ４６により成膜基材４３に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータ４６と成膜基材４３の上面との間隙（クリアランス）を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液４５の塗布厚さ（塗布量）を調整する。

凝固再生工程では、ナイフコータ４６でポリウレタン樹脂溶液４５が塗布された成膜基材４３が、ガイドローラ２１からガイドローラ２３へ向けて凝固液２５中に導入される。凝固液２５中では、まず、塗布されたポリウレタン樹脂溶液４５の表面に厚さ数μｍのスキン層４が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液４５中のＤＭＦと凝固液２５との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材４３の片面に凝固再生する。このポリウレタン樹脂の凝固再生は、ポリウレタン樹脂溶液４５が塗布された成膜基材４３が凝固液２５中に進入してからガイドローラ２３に到る間に完了する。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液４５から脱溶媒するときに、ポリウレタン樹脂中に発泡３が形成される。このとき、ＰＥＴ製フィルムの成膜基材４３が水を浸透させないため、ポリウレタン樹脂溶液４５の表面側で脱溶媒が生じて成膜基材４３側が表面側より大きな発泡３が形成される。凝固再生したポリウレタン樹脂は、凝固液２５から引き上げられ、マングルローラ２８で余分な凝固液２５が絞り落とされた後、ガイドローラ３１を介して洗浄槽３０に搬送され洗浄液３５中に導入される。

洗浄・乾燥工程では、洗浄液３５中に導入されたポリウレタン樹脂をガイドローラ３３に上下交互に通過させることによりポリウレタン樹脂が洗浄される。洗浄後、ポリウレタン樹脂は洗浄液３５から引き上げられ、マングルローラ３８で余分な洗浄液３５が絞り落とされる。その後、ポリウレタン樹脂を、シリンダ乾燥機５０の４本のシリンダ間を交互（図３の矢印方向）に、シリンダの周面に沿って通過させることで乾燥させる。乾燥後のポリウレタン樹脂（ポリウレタンシート２）は、成膜基材４３と共に巻取ローラ４２に巻き取られる。

裏面バフ処理工程では、乾燥後のポリウレタンシート２の保持面Ｐの裏面側にバフ処理が施される。図４（Ａ）に示すように、巻取ローラ４２に巻き取られたポリウレタンシート２は成膜基材４３のＰＥＴ製フィルム上に形成されている。成膜時にはポリウレタンシート２の厚さにバラツキが生じるため、保持面Ｐには凹凸が形成されている。成膜基材４３を剥離した後、図４（Ｂ）に示すように、保持面Ｐの表面に、表面が平坦な圧接ローラ６５の表面を圧接することで、保持面Ｐが平坦となり、保持面Ｐの裏面Ｑ側に凹凸が出現する。裏面Ｑ側に出現した凹凸がバフ処理で除去される。本例では、連続的に製造されたポリウレタンシート２が帯状のため、保持面Ｐに圧接ローラ６５を圧接しながら、裏面Ｑ側を連続的にバフ処理する。これにより、図４（Ｃ）に示すように、裏面Ｑ側がバフ処理されて平坦な裏面Ｑ’が形成されたポリウレタンシート２は、厚さのバラツキが解消される。なお、図４（Ｃ）では説明をわかりやすくするために保持面Ｐ及び裏面Ｑ’を平坦に示しているが、ポリウレタンシート２の単体では両面共にポリウレタンシート２の厚さが一様となる凹凸を呈しており、支持層６を貼り合わせること又は研磨機に装着することで表面が平坦となる。

図２に示すように、ラミネート加工工程では、バフ処理されたポリウレタンシート２の裏面Ｑ’側にＰＥＴ製フィルムの支持層６を貼り合わせる。支持層６の裏面側には、他面側に剥離紙８が貼付された両面テープ７を貼り合わせる。裁断工程で円形等の所望の形状に裁断した後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行いバックパッド１を完成させる。

被研磨物の研磨加工を行うときは、片面研磨機の加圧定盤にバックパッド１を装着し、バックパッド１に被研磨物を保持させる。図５に示すように、片面研磨機７０は、上側に被研磨物を押圧する加圧定盤７１、下側に回転可能な回転定盤７２を有している。加圧定盤７１の下面及び回転定盤７２の上面は、いずれも平坦に形成されている。加圧定盤７１の下面にはバックパッド１が貼付されており、回転定盤７２の上面には被研磨物を研磨する研磨布７５が貼付されている。バックパッド１の表面（保持面Ｐ）にはガラスエポキシ製、ベークライト製等のテンプレート７６が貼付されており、テンプレート７６の略中央部には被研磨物７８を挿入可能な開口が形成されている。テンプレート７６の開口部で露出したバックパッド１に適量の水を含ませて被研磨物７８を押し付けることで、被研磨物７８が水の表面張力及びポリウレタンシート２のポリウレタン樹脂の粘着性でバックパッド１に保持される。加圧定盤７１で被研磨物７８を加圧しながら回転定盤７２を回転させることで、被研磨物７８の下面（加工表面）が研磨布７５で研磨加工される。

（作用）
次に、本実施形態のバックパッド１の作用等について説明する。

本実施形態のバックパッド１では、ポリウレタンシート２は、湿式成膜後、保持面Ｐの裏面Ｑ側がバフ処理されている。バフ処理では、保持面Ｐに圧接ローラ６５を圧接することで裏面Ｑ側に出現する凹凸が除去される。このため、ミクロな平坦性を有するスキン層４を減少させることなくポリウレタンシート２の厚さ精度を向上（成膜時に生じた厚さのバラツキを減少）させることができる。これにより、最大厚さと最小厚さとの差を厚さの平均値の３．２％以下とすることができる。バックパッド１を片面研磨機７０の平坦な加圧定盤７１に貼付することで、保持面Ｐ、すなわちスキン層４の表面が平坦な面となる。従って、バックパッド１と被研磨物７８との接触性が向上するため、被研磨物７８を確実に保持することができる。また、バックパッド１が被研磨物保持性に優れるため、テンプレート７６がなくても大型の被研磨物、特に、大型液晶ディスプレイ用のガラス基板等でも確実に保持することができる。

また、本実施形態のバックパッド１では、ポリウレタンシート２が１００％モジュラスで２０ＭＰａ以下のポリウレタン樹脂で形成されている。このため、ポリウレタンシート２の表面が被研磨物の形状に合うように密着して粘着性を発揮するので、加圧定盤７１に貼付したバックパッド１に被研磨物７８を押し付けたときの保持性を向上させることができる。

更に、本実施形態のバックパッド１では、ポリウレタンシート２の厚さがほぼ一様なため、研磨加工時にバックパッド１に保持された被研磨物７８を加圧定盤７１で略均等に押圧することができる。このため、被研磨物７８の加工表面が回転定盤７２に貼付された研磨布７５で略均等に研磨されるので、加工表面の平坦性を向上させることができる。

また更に、本実施形態のバックパッド１では、裏面Ｑ’側にＰＥＴ製フィルムの支持層６が貼り合わされている。このため、柔軟なポリウレタンシート２が支持層６に支持されるので、バックパッド１の搬送時や片面研磨機７０への装着時の取り扱いを容易にすることができる。

従来バックパッドの製造に用いられる湿式成膜法では、粘性を有するポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に塗布するときに搬送速度のバラツキや塗布装置の振れ等が生じるため、塗布されたポリウレタン樹脂溶液の厚さにバラツキが生じる。この状態で凝固液に浸漬されてポリウレタン樹脂が凝固再生されるため、得られるポリウレタンシートに厚さのバラツキが残される。また、凝固液中では凝固再生の初期に形成される表面のスキン層を通して脱溶媒が進行するが、均一なスキン層が形成されない場合には、脱溶媒が不均一となり厚さのバラツキが増大する。厚さバラツキが生じたポリウレタンシートを使用したバックパッドでは、厚さの大きな部分で被研磨物にかかる圧力が大きくなるため、当該部分の加工表面が大きく研磨されて平坦性が損なわれる。このような厚さバラツキを減少させるためにバックパッドの表面がバフ処理されるが、スキン層の厚さがポリウレタンシートの厚さバラツキより小さいことから、厚さバラツキを解消する程バフ処理すると被研磨物の保持に有効なスキン層が消失してしまうため、被研磨物保持性が低下する。また、スキン層を残すとポリウレタンシートの厚さバラツキがそのままバックパッドの厚さバラツキとして残るため、加工表面の平坦性が損なわれる。更に、研磨機に装着してからバックパッドの表面を平坦に矯正することはできるものの、研磨加工前に矯正作業を行うため、研磨加工全体の作業効率が低下する。本実施形態は、これらの問題を解決することができるバックパッドである。

なお、本実施形態のバックパッド１では、裏面バフ処理工程で保持面Ｐに圧接ローラ６５を圧接させながら裏面Ｑ側を連続的にバフ処理する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリウレタンシート２を所望の大きさに裁断した後、保持面Ｐに、平坦な表面を有する平板を圧接して裏面Ｑ側をバフ処理してもよい。

また、本実施形態のバックパッド１では、支持層６にＰＥＴ製フィルムを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、不織布や織布等を使用してもよい。また、ＰＥＴ製フィルム等の支持層６を貼り合わせることなく、ポリウレタンシート２を単体で加圧定盤７１に貼付するようにしてもよい。更に、本実施形態のバックパッド１では、ポリウレタンシート２のバフ処理された面（裏面Ｑ’）側で発泡３が開口している例を示したが、成膜時の厚さバラツキが小さくなれば、バフ処理で除去する厚さを小さくすることができるため、発泡３が必ずしも開口することはない。

更に、本実施形態では、成膜基材４３にＰＥＴ製フィルムを使用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、不織布や織布を使用してもよい。この場合には、ポリウレタン樹脂の凝固再生後に成膜基材４３を剥離することが難しいため、成膜基材４３のポリウレタン樹脂と反対側の面をバフ処理すればよい。また、不織布や織布の成膜基材４３をそのまま支持層６としてもよく、他の支持層６を更に貼り合わせてもよい。

また更に、本実施形態では、ポリウレタンシート２の材質として１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下のポリウレタン樹脂を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリエステル樹脂等を用いてもよく、樹脂の１００％モジュラスを２０ＭＰａ以下とすれば、湿式成膜した樹脂シートが被研磨物の形状に合うように密着するので、被研磨物の保持性の向上を図ることができる。また、ポリウレタン樹脂を用いれば、湿式成膜法で容易にスキン層４を形成することができる。更に、本実施形態では、ポリウレタン樹脂を３０％となるようにＤＭＦに溶解する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポリウレタン樹脂溶液４５の粘性やポリウレタンシート２の厚さ等により適宜変更してもよい。

更にまた、本実施形態では、片面研磨機７０に貼付したバックパッド１にテンプレート７６を貼付する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、テンプレート７６を使用しなくてもよい。このようにすれば、大型の被研磨物でもバックパッド１に保持させるだけで研磨加工することができる。

また、本実施形態では、ポリウレタン樹脂溶液４５の塗布にナイフコータ４６を例示したが、例えば、リバースコータ、ロールコータ等を用いてもよく、基材４３に略均一な厚さに塗布可能であれば特に制限されるものではない。また、本実施形態では、ポリウレタン樹脂の乾燥にシリンダ乾燥機５０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱風乾燥機等を用いてもよい。

更に、本実施形態では、得られたポリウレタンシート２は、バフ機等で保持面Ｐの反対面がバフ処理されるが、バフ処理量はシート２の厚さの範囲Ｒ（詳細後述）の２倍以上の厚みをバフ処理することが望ましい。バフ処理ではサンドペーパーやダイヤモンドバフロール等の種々のものが使用されるが、均一な処理（研削除去）ができるものであればいずれも使用できる。このとき、バフ番手（砥粒の粗さを示す番号）を高くする程、細かな砥粒で研削でき均一なバフ処理ができる。更に、バフ処理を、１回目で低いバフ番手（粗い砥粒）で研削をし、２回目で１回目より高いバフ番手のもので研削量を小さくしてバフ仕上げ処理することで、厚み精度を更に上げることもできる。

以下、本実施形態に従い製造したバックパッド１の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例のバックパッドについても併記する。

（実施例１）
実施例１では、ポリウレタン樹脂として、１００％モジュラスが１０ＭＰａのポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂のＤＭＦ溶液１００部に対して、粘度調整用のＤＭＦの４５部、顔料のカーボンブラックを３０％含むＤＭＦ分散液の４０部、疎水性活性剤の２部を混合してポリウレタン樹脂溶液４５を調製した。ポリウレタン樹脂溶液４５を塗布する際に塗布装置のクリアランスを１ｍｍに設定した。洗浄工程での洗浄効果を高めるために凝固再生後の洗浄を温水で行った。得られたポリウレタンシート２の厚さバラツキは、標準偏差σ（詳細後述）が０．０１３３ｍｍであった。下表１に示すように、ポリウレタンシート２のバフ処理量を０．２５ｍｍとしてバフ番手♯１８０のサンドペーパーを用いてバフ処理し実施例１の研磨パッド１を製造した。なお、ポリウレタンシート２の単位面積あたりの重量から換算するとポリウレタン樹脂溶液４５の塗布量は、９１６ｇ／ｍ^２（固形換算２０８ｇ／ｍ^２）である。

（実施例２）
表１に示すように、実施例２では、バフ処理量を０．３３ｍｍとする以外は実施例１と同様にして実施例２のバックパッド１を製造した。

（比較例１）
表１に示すように、比較例１では、バフ処理を行わない以外は実施例１と同様にして比較例１のバックパッドを製造した。すなわち、比較例１は従来のバックパッドである。

（評価）
次に、各実施例及び比較例で作製したポリウレタンシート２について、バフ処理後の厚さ及び被研磨物保持性を測定した。厚さの測定は、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１mm）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ^２をかけて測定した。縦１ｍ×横１ｍのポリウレタンシート２を縦横１０ｃｍピッチで最小目盛りの１０分の１（０．００１mm）まで読み取り、厚さの平均値、標準偏差σ、及び、最大厚さと最小厚さとの差を範囲Ｒとして求めた。また、厚さの平均値に対する範囲Ｒの百分率をバラツキ率として求めた。被研磨物保持性は、以下の方法で測定した。図６に示すように、バックパッド１を表面が略平坦な定盤８１に貼付し、バックパッド１の表面（保持面Ｐ）に水をスプレで吹き付けた後、表面の水をワイパで軽く除く。次に、バックパッド１上に縦１０ｃｍ×横１０ｃｍのガラス板８２を置き、ガラス板８２に８０ｇ／ｃｍ^２の荷重がかかるようにおもり８３を載せる。ガラス板８２を横（水平）方向（矢印Ａ方向）に引っ張り、ガラス板８２がずれるときの引張力のピーク値（最大値）を測定した。測定は５回行い、平均値を算出して保持性を評価した。厚さ、バラツキ率及び被研磨物保持性の測定結果を下表２に示した。

表２に示すように、バフ処理していない比較例１のポリウレタンシートでは、厚さの範囲Ｒが０．０５５ｍｍ、バラツキ率が５．３％、保持性が６６５Ｎを示している。このため、比較例１のポリウレタンシートをバックパッドに使用してもガラス基板等を保持することができるが、厚さバラツキが大きいため、厚いところでは研磨が進み被研磨物にバックパッドの厚さバラツキが転写されるので、研磨加工後の高度な平坦性を期待することはできない。これに対して、保持面Ｐの裏面Ｑ側をバフ処理した実施例１及び実施例２のポリウレタンシート２では、厚さの範囲Ｒがいずれも比較例１のポリウレタンシートより小さい数値を示し、バラツキ率が３．２％以下を示している。保持性についても実施例１、実施例２のポリウレタンシート２では、比較例１のポリウレタンシートより優れる結果を示している。このことから、裏面Ｑ側をバフ処理することで、ポリウレタンシート２の厚さ精度を向上させることができ、更には、被研磨物の保持性も良好となることが判明した。このポリウレタンシート２を使用したバックパッド１では、ガラス基板等を確実に保持することができ、表面を高精度に平坦化することが期待できる。

本発明は、被研磨物を確実に保持することができ、加工表面の平坦性を向上させることができる保持パッド及び該保持パッドの製造方法を提供するため、保持パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

本発明を適用した実施形態のバックパッドを示す断面図である。 バックパッドの製造工程を示す工程図である。 バックパッドのポリウレタンシートの製造に用いる成膜装置の概略構成を示す正面図である。 裏面バフ処理工程でのポリウレタンシートの変化を示す断面図であり、（Ａ）は成膜基材に形成されたポリウレタンシート、（Ｂ）は圧接ローラに圧接したときのポリウレタンシート、（Ｃ）はバフ処理後のポリウレタンシートをそれぞれ示す。 バックパッドを装着した片面研磨機の被研磨物を保持させた部分を示す断面図である。 バックパッドの被研磨物保持性を評価するときのバックパッド及び被研磨物の位置関係を模式的に示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

符号の説明

Ｐ 保持面
Ｑ 裏面
１ バックパッド（保持パッド）
２ ポリウレタンシート（軟質プラスチックフォーム）
４ スキン層（発泡表面層）
６ ＰＥＴフィルム（支持層）
６５ 圧接ローラ

Claims (7)

1. 軟質プラスチックフォームの一面側に発泡表面層が形成されており、被研磨物を保持するための定盤に前記軟質プラスチックフォームの他面側を装着させて前記一面側が前記被研磨物に当接する保持パッドにおいて、前記軟質プラスチックフォームの他面側が該軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理されていることを特徴とする保持パッド。
2. 前記軟質プラスチックフォームは、厚さの最大値と最小値との差が厚さの平均値の３．２％以下であることを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
3. 前記軟質プラスチックフォームは、材質がポリウレタンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の保持パッド。
4. 前記ポリウレタンは、１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載の保持パッド。
5. 前記保持パッドは、前記軟質プラスチックフォームの他面側に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種であり、前記軟質プラスチックフォームを支持する支持層を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の保持パッド。
6. 軟質プラスチックフォームの一面側に発泡表面層が形成されており、被研磨物を保持するための定盤に前記軟質プラスチックフォームの他面側を装着させて前記一面側が前記被研磨物に当接する保持パッドの製造方法であって、
   前記軟質プラスチックフォームを湿式成膜し、
   前記軟質プラスチックフォームの一面側に、平坦な表面を有する治具の該平坦な表面を当接させて前記軟質プラスチックフォームの他面側を該軟質プラスチックフォームの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理する、
   ステップを含むことを特徴とする製造方法。
7. 前記軟質プラスチックフォームの他面側に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種であり、前記軟質プラスチックフォームを支持する支持層を貼り合わせるステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。

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