JP2011200952A - 保持材 - Google Patents

Abstract

【課題】被研磨物の端部形状を改善し平坦性を向上させることができる保持材を提供する。
【解決手段】保持材１０は、湿式凝固法により作製されたウレタンシート２を有している。ウレタンシート２は、一面側に被研磨物を保持するための保持面Ｓを有している。保持面Ｓ側には枠材６が固着されている。枠材６は、被研磨物を挿入するための保持穴が形成された円環状に形成されており、保持穴を画定する内壁面６ａを有している。ウレタンシート２の裏面側には接着剤層７ａを介して基材８の一面側が貼り合わされている。基材８は、可塑性を有するシート状の主材部８ａと、主材部８ａより小さなショア硬度を有する副材部８ｂとを有している。副材部８ｂは、枠材６の内壁面６ａの位置に対応するように配置されている。応力集中が緩和される。
【選択図】図１

Description

本発明は保持材に係り、特に、湿式凝固法により形成され一面側に被研磨物を保持するための保持面を有する軟質プラスチックシートと、軟質プラスチックシートの一面側に固着され被研磨物を挿入可能な貫通穴が形成された枠材と、軟質プラスチックシートの他面側に配された基材と、軟質プラスチックシートおよび基材を貼り合わせる接着剤層と、を備えた保持材に関する。

従来、半導体ウエハ、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、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。これらの被研磨物の研磨加工では、被研磨物を片面ずつ研磨加工する片面研磨機が使用されることがある。この片面研磨機では、被研磨物が保持用定盤に保持され、研磨用定盤に装着された研磨パッドで研磨加工される。研磨加工時には、研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が循環されつつ供給される。

一般に、片面研磨機を使用した研磨加工では、被研磨物を保持用定盤に保持させることで生じるキズ等を抑制するため、保持用定盤に軟質プラスチックシート等を有する保持シートが装着される。保持シートは、被研磨物を保持するための保持面を有しており、この保持面に被研磨物を当接させる。保持シートの装着によりキズの発生を回避することはできるが、保持シートおよび被研磨物間の固定性（保持力）や静摩擦が不十分なとき、すなわち、保持シートの被研磨物保持性が不十分なときは、研磨加工中に被研磨物の横ずれが生じるため、被研磨物を平坦に研磨加工することが難しくなる。被研磨物を固定する手段として、ワックスを使用することもあるが、研磨加工後にワックスを洗浄、除去することが必要となる。これに対して、ワックスを使用しないワックスレス法により研磨加工することもある。例えば、半導体ウエハの研磨加工では、湿式凝固法により形成された軟質の樹脂シートを用いた保持シートが使用され、被研磨物の横ずれを抑制するために、被研磨物を挿入するための貫通穴（保持穴）が形成された枠材が保持シートの保持面に固着される。枠材が固着された保持材では、枠材の保持穴の部分に半導体ウエハが配置される。研磨加工時には、半導体ウエハに研磨圧がかけられるとともに、研磨スラリが供給され、保持用定盤ないし研磨用定盤を相対的に回転させる。

軟質プラスチックシートの形成に用いられる湿式凝固法では、樹脂を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液がシート状の成膜基材に塗布され、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させることで製造されている。得られた軟質プラスチックシートは、表面側に厚み数μｍ程度に亘って形成された緻密な微多孔状のスキン層を有している。スキン層の表面が被研磨物との接触性に優れるため、スキン層に水等の液体を含ませておくことで液体の表面張力等により被研磨物の保持が可能となる。その反面、スキン層が緻密なため、被研磨物が密着しすぎて研磨加工後に被研磨物を取り外すことが難しくなる。これを回避するために、軟質プラスチックシートのスキン層側にバフ処理が施され、内部に形成されたセルの開孔を形成させることもある。

ところが、保持材を使用した研磨加工では、研磨時にかけられる研磨圧により被研磨物が保持シート側に沈み込むことがあり、また、定盤の回転に伴う力が作用するため、被研磨物の端部（外縁部）に応力が集中しやすくなる。このため、研磨加工後の被研磨物では、端部が中央部より過研磨された縁ダレ形状となることがある。被研磨物に対する平坦性の要求度が高まりつつあり、例えば、半導体ウエハでは、端部の平坦性が製品の歩留（収率）に大きく左右するため、外縁近傍までフラットな仕上がりが望まれている。このような端部形状の改善のために、種々の改善が試みられている。例えば、半導体ウエハの片面側を研磨加工するときに用いる保持材として、枠材の保持穴を画定する内周面に沿って保持シートの保持面側にリング状溝を形成させた保持材の技術が開示されている（特許文献１参照）。また、枠材と保持シートとを接着するときに、枠材の内周面近傍の部分に接着剤を介在させず外縁側のみを接着し、研磨圧力の分布ムラを小さくする技術が開示されている（特許文献２参照）。

特許第２８４９５３３号公報 特開２０００−４２９１０号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、保持面側に形成されたリング状溝により応力集中が緩和されるが、溝形成時に１２０〜１４０℃に熱したリング状金型を保持面に押し当てるため、保持シートが弱くなるおそれがある。また、枠材に形成される保持穴のサイズを被研磨物のサイズにあわせて変える必要があるため、保持穴のサイズ毎に金型を要し、高コスト化を招く、という欠点がある。さらに、溝形成時に金型を押し当てられた部分が変形し、保持用定盤に接着する面側に凸部が形成される可能性がある。保持用定盤に接着する面側が平坦に形成されていないと、接着性が損なわれ、研磨加工時に剥離することもある。一方、特許文献２の技術では、枠材の外縁側のみが保持シートと接着されるが、枠材の内周面近傍で保持面との間に隙間が形成され、その分だけ接着面積が減少するため、枠材が保持面から剥離してしまうおそれがある。また、内周面近傍の隙間に研磨屑や保持シートの摩耗屑等の異物が堆積し、被研磨物の側面等にスクラッチを与えてしまうこともある。

本発明は上記事案に鑑み、被研磨物の端部形状を改善し平坦性を向上させることができる保持材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、本発明は、湿式凝固法により形成され一面側に被研磨物を保持するための保持面を有する軟質プラスチックシートと、前記軟質プラスチックシートの一面側に固着され被研磨物を挿入可能な貫通穴が少なくとも１箇所に形成された枠材と、前記軟質プラスチックシートの他面側に配された基材と、前記軟質プラスチックシートおよび基材を貼り合わせる接着剤層と、を備え、前記基材は、可塑性を有するシート状の主材と、前記主材より小さなショア硬度を持つ少なくとも１つの副材とを有しており、前記副材が前記枠材に形成された貫通穴の内壁面の位置に対応するように前記主材に配置され、一面側が前記接着剤層に当接したことを特徴とする保持材である。

本発明では、基材の一面側が接着剤層に当接したことで、軟質プラスチックシートと基材との剥離を抑制することができるとともに、主材より小さなショア硬度の副材が枠材に形成された貫通穴の内壁面の位置に対応するように配置されたため、研磨加工時に被研磨物の端部にかかる応力集中が副材の配置された部分で緩和されるので、被研磨物の端部形状を改善し平坦性を向上させることができる。

この場合において、基材では、主材の一面側に副材が配置されており、主材および副材の一面側が同一平面を形成していることが好ましい。基材は、主材に少なくとも１つの溝が形成されており、溝に副材が充填されていてもよい。このとき、溝が枠材に形成された貫通穴の内壁面の位置に対応する位置を含むように１．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の幅を有して形成されてもよい。また、副材の接着剤層に当接する面からの厚さを基材の厚さに対して５０％〜１００％の範囲としてもよい。基材の厚さを５０μｍ〜２０００μｍの範囲とすることができる。基材は、主材をポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリプロピレンから選択される少なくとも１種とし、副材をエラストマとしてもよい。軟質プラスチックシートをポリウレタン樹脂製とすることができる。このとき、軟質プラスチックシートの厚さを２００μｍ〜２０００μｍの範囲としてもよい。また、軟質プラスチックシートは、該軟質プラスチックシートの厚さが一様となるように保持面と反対の面側ないし保持面側にバフ処理が施されていてもよい。

本発明によれば、基材の一面側が接着剤層に当接したことで、軟質プラスチックシートと基材との剥離を抑制することができるとともに、主材より小さなショア硬度の副材が枠材に形成された貫通穴の内壁面の位置に対応するように配置されたため、研磨加工時に被研磨物の端部にかかる応力集中が副材の配置された部分で緩和されるので、被研磨物の端部形状を改善し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。

本発明を適用した実施形態の保持材を模式的に示す断面図である。 保持材を構成する部材を模式的に示す斜視図であり、（Ａ）は保持面に貼着される枠材、（Ｂ）は保持面を有するウレタンシート、（Ｃ）は円環状の副材部が主材部に配置された基材をそれぞれ示す。 保持材の枠材が貼着された部分を拡大して模式的に示し、枠材と基材の副材部との位置関係を説明する説明図である。 従来の保持材を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用した保持材の実施の形態について説明する。

＜構成＞
図１に示すように、本実施形態の保持材１０は、湿式凝固法により作製されたポリウレタン樹脂製の軟質プラスチックシートとしてのウレタンシート２を有している。

ウレタンシート２は、湿式凝固法による作製時に一面側に形成されたスキン層がバフ処理で除去されている。スキン層が除去された表面が被研磨物を保持するための保持面Ｓを構成している。ウレタンシート２の内部には、厚さ方向（図１の縦方向）に沿って縦長で丸みを帯びた円錐状（断面縦長三角状）のセル（気孔）３が略均等に分散した状態で形成されている。セル３の縦長方向の長さには、ウレタンシート２の厚さの範囲でバラツキが生じている。セル３は、保持面Ｓ側の孔径が保持面Ｓと反対の面側（以下、保持面Ｓと反対の面を裏面と呼称する。）の孔径より小さく形成されている。すなわち、セル３は保持面Ｓ側が裏面側より縮径されている。セル３の間のポリウレタン樹脂は、セル３より小さい孔径の図示しない微多孔が形成されたミクロポーラス状に形成されている。セル３および図示しない微多孔は、不図示の連通孔で網目状に連通している。すなわち、ウレタンシート２は連続発泡構造を有している。

また、ウレタンシート２では、バフ処理されスキン層が除去されて形成された保持面Ｓでセル３が開孔しており、開孔４が形成されている。図２（Ｂ）に示すように、ウレタンシート２は円板状に形成されており、セル３が略均等に分散した状態で形成されているため、保持面Ｓでは開孔４が略均等に分散し形成されている。ウレタンシート２の厚さＴ１は、図３に示すように、湿式凝固時やバフ処理時の条件で調整することができ、２００〜２０００μｍの範囲に調整されている。このようなウレタンシート２ではショアＡ硬度が５〜６０度の範囲を示す。

図１に示すように、保持材１０では、研磨加工時に被研磨物の横ずれを抑制するために、保持面Ｓ側に枠材６が固着されている。枠材６は、接着剤層７ｃを介して保持面Ｓに貼着されている。接着剤層７ｃの接着剤としては、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系等の接着剤を用いることができるが、本例では、アクリル系接着剤が用いられている。枠材６は、図２（Ａ）に示すように、被研磨物を挿入可能な保持穴（貫通穴）が形成された円環状に形成されている。また、枠材６は、保持穴を画定する内壁面６ａを有している。枠材６が保持面Ｓ側に固着されたことで、保持材１０では、枠材６の保持穴が窪み状に形成されることとなる。枠材６の材質としては、ガラスエポキシ樹脂やカーボンエポキシ樹脂等の繊維強化樹脂を用いることができるが、本例では、ガラスエポキシ樹脂が用いられている。図１に示すように、枠材６は、外径がウレタンシート２の外径と同じに形成されており、内径が研磨加工の対象とする被研磨物の外径より大きくなるように形成されている。

また、保持材１０では、ウレタンシート２の裏面側に接着剤層７ａを介して基材８の一面側が貼り合わされている。基材８は、他面側に、研磨機（研磨装置）に保持材１０を装着するために、接着剤層７ｂを有している。接着剤層７ｂは、基材８と反対の面が剥離紙９で覆われている。接着剤層７ａ、７ｂの接着剤には、いずれも接着剤層７ｃの接着剤と同様に、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系等の接着剤（感圧型）を用いることができるが、本例では、接着剤層７ａ、７ｂともにアクリル系接着剤が用いられている。接着剤層７ａ、７ｂ、７ｃでは、同じ接着剤を用いてもよく、異なるようにしてもよい。なお、本例では、基材８が保持材１０の全体を支持する機能も兼ねている。

基材８は、可塑性を有する樹脂製でシート状の主材部８ａ（主材）と、主材部８ａより小さなショアＡ硬度を有する樹脂で形成された副材部８ｂ（副材）とを有している。副材部８ｂは、枠材６の内壁面６ａの位置に対応するように配置されている。主材部８ａにはポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）、ポリエチレン（ＰＥ）およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）から選択される少なくとも１種の可撓性フィルムを用いることができ、副材部８ｂにはエラストマを用いることができる。エラストマとしては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム、フッ素系樹脂等を挙げることができる。また、エラストマに発泡剤を混合させ発泡体とすることも可能である。ショアＡ硬度は、主材部８ａが７０〜１００度程度、副材部８ｂが１０〜８０度程度である。本例では、主材部８ａとしてＰＥＴ製フィルム、副材部８ｂとしてシリコンゴムがそれぞれ用いられている。また、主材部８ａには、ウレタンシート２と貼り合わされる面側に円環状の溝が形成されており、この溝に副材部８ｂを形成する樹脂が充填されている。図２（Ｃ）に示すように、基材８は円板状に形成されており、基材８のウレタンシート２と貼り合わされる面側では主材部８ａに円環状の副材部８ｂが配置されている。

図３に示すように、主材部８ａおよび副材部８ｂの一面側が接着剤層７ａに当接している（図１も参照）。基材８は、厚さＴ２が５０〜２０００μｍの範囲を有している。つまり、主材部８ａの厚さが基材８の厚さＴ２と同じとなる。副材部８ｂは、接着剤層７ａに当接する面からの厚さｔが基材８の厚さＴ２に対して５０〜１００％の範囲に調整されている。このような主材部８ａと副材部８ｂとを有する基材８では、接着剤層７ａに当接する面側が同一平面を形成している。副材部８ｂの幅（主材部８ａに形成される溝の幅）Ｗは、枠材６の内壁面６ａの位置に対応する位置を含むように１．５〜３０ｍｍの範囲に調整されている。すなわち、内壁面６ａの位置に対応する位置から中心方向に１．５〜２０ｍｍの範囲、外縁方向に０〜１０ｍｍの範囲に調整されている。また、主材部８ａに溝を形成するときに、接着剤層７ａに当接する面からの深さ、溝の幅を調整することで、副材部８ｂの厚さｔ、幅Ｗをそれぞれ調整することができる。

＜製造＞
保持材１０は、湿式凝固法により作製したウレタンシート２にバフ処理を施した後、別に作製した基材８、ウレタンシート２および枠材６を貼り合わせることで製造される。湿式凝固法では、ポリウレタン樹脂溶液を調製する準備工程、ポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液中でポリウレタン樹脂溶液を凝固させてポリウレタン樹脂をシート状に再生させる再生工程、再生したポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程を経てウレタンシート２を作製する。基材８の作製では、主材部８ａのシートに円環状の溝を形成し、この溝に副材部８ｂの樹脂を充填する。以下、ウレタンシート２の作製、基材８の作製、貼り合わせの順に説明する。

（ウレタンシート２の作製）
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および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）やＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等を用いることができるが、本例では、ＤＭＦを用いる。ポリウレタン樹脂には、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、１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下のものを選択して用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、セル３の大きさや量（個数）を制御するカーボンブラック等の顔料、セル形成を促進させる親水性活性剤およびポリウレタン樹脂の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。得られた溶液を減圧下で脱泡しポリウレタン樹脂溶液を調製する。

再生工程では、準備工程で調製したポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液中でポリウレタン樹脂溶液を凝固させてポリウレタン樹脂をシート状に再生させる。ポリウレタン樹脂溶液を、塗布装置により常温下で帯状の成膜基材に均一な厚さとなるように塗布する。塗布装置として、本例では、ナイフコータを用いる。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液の塗布厚さ（塗布量）を調整する。本例では、得られるウレタンシートの厚さを上述した範囲とするため、塗布厚さを５００〜２０００μｍの範囲に調整する。成膜基材には、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができるが、本例では、成膜基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。

成膜基材に塗布されたポリウレタン樹脂溶液を、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（水系凝固液）中に案内する。凝固液としては、水にＤＭＦやＤＭＡｃ等の有機溶媒を混合しておくこともできるが、本例では、水を用いる。凝固液中では、まず、塗布されたポリウレタン樹脂溶液の表面側にスキン層を構成する微多孔が厚さ数μｍ程度にわたって形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりポリウレタン樹脂がシート状に再生する。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することにより、スキン層より内側のポリウレタン樹脂中にセル３および図示しない微多孔が形成され、セル３および図示しない微多孔を網目状に連通する不図示の連通孔が形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴ製フィルムが水を浸透させないため、ポリウレタン樹脂溶液の表面側（スキン層側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きなセル３が形成される。

洗浄・乾燥工程では、再生した帯状（長尺状）の成膜樹脂を洗浄した後乾燥させる。すなわち、成膜樹脂を、成膜基材から剥離した後、水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。洗浄後、成膜樹脂を乾燥させる。成膜樹脂の乾燥には、本例では、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機を使用する。成膜樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後の成膜樹脂をロール状に巻き取る。

バフ処理を行うときは、洗浄・乾燥工程で乾燥させた成膜樹脂のスキン層側の面にバフ処理を施す。湿式凝固法により形成された成膜樹脂では、ポリウレタン樹脂溶液の塗布時やポリウレタン樹脂の再生時に厚さバラツキが生じている。成膜樹脂のスキン層と反対側の表面に、表面が平坦な圧接治具を圧接することで、スキン層側に凹凸が出現する。この凹凸をバフ処理で除去する。本例では、連続的に製造された成膜樹脂が帯状のため、圧接ローラを圧接しながら、連続的にバフ処理を施す。成膜樹脂がバフ処理されて形成されたウレタンシート２では、厚さが均一化されており、バフ処理された面、つまり保持面Ｓに開孔４が形成されている。

（基材８の作製）
基材８の作製では、主材部８ａとして厚さＴ２のＰＥＴ製フィルムを準備する。この主材部８ａの一面側に円環状の溝を形成する。溝の形成には、例えば、下端部がヤスリ状に形成された棒状の研削治具の上端部を把持して当該研削治具を回転させながら３次元に移動可能な溝形成装置を用いることができる。研削治具の径により溝の幅を調整することができ、上下方向の移動量により溝の深さを調整することができる。また、水平面内での移動により円環状の溝を形成することができる。主材部８ａに形成された溝に、主材部８ａより小さなショアＡ硬度を有する副材部８ｂとしてシリコン樹脂を充填する。溝への樹脂の充填では、例えば、樹脂の熱による溶融体や溶剤による溶液を溝に流し込み、冷却や溶剤気化により固化させる。得られた基材８では、幅Ｗ、厚さｔの副材部８ｂが主材部８ａに配置されることとなる。

（貼り合わせ）
ウレタンシート２の裏面側と、基材８の主材部８ａに副材部８ｂが配置された面側とを貼り合わせる。このとき、ウレタンシート２または基材８に接着剤層７ａを形成し、ウレタンシート２および基材８を貼り合わせる。ウレタンシート２および基材８を貼り合わせた後、基材８のウレタンシート２と反対の面側に接着剤層７ｂを形成しその表面を剥離紙９で覆う。基材８が貼り合わされたウレタンシート２の保持面Ｓ側に枠材６を貼着する。このとき、枠材６に接着剤層７ｃを形成し、ウレタンシート２の保持面と枠材６とを接着剤層７ｃを介して貼り合わせる。枠材６、接着剤層７ｃ、ウレタンシート２、接着剤層７ａ、基材８、接着剤層７ｂおよび剥離紙９を２つの平坦な治具間で挟み込み加圧することで確実に貼り合わせることができる。そして、キズや汚れ、異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、保持材１０を完成させる。

保持材１０で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、保持用定盤および研磨用定盤が対向するように配置された片面研磨機が使用される。保持用定盤には保持材１０を貼着し、研磨用定盤には研磨パッドを装着する。保持用定盤に保持材１０を貼着するときは、剥離紙９を取り除き露出した接着剤層７ｂで貼着する。被研磨物を保持させるときは、枠材６の保持穴内で露出している保持面Ｓに水を吹き付け、被研磨物を保持材１０側に押し付ける。被研磨物は水の表面張力により保持面Ｓに密着することとなる。被研磨物の加工面と研磨パッド間に研磨粒子を含む研磨液を循環供給するとともに、被研磨物に研磨圧をかけながら保持用定盤ないし研磨用定盤を回転させることで、被研磨物（加工面）を研磨加工する。

＜作用等＞
次に、本実施形態の保持材１０の作用等について説明する。

ここで保持材１０での説明をわかりやすくするために、従来の保持材について説明する。図４に示すように、従来の保持材２０では、ウレタンシート２が一様な材質の基材１８と貼り合わされている。このため、研磨加工時に研磨圧がかけられると、ウレタンシート２が均等に押圧され、被研磨物３０に一様な押圧力（図の矢印Ａ）がかかる。この押圧力のため、被研磨物３０が保持材２０側に沈み込むこととなる。通常、枠材６の内径が被研磨物３０の外径より大きく形成されており、枠材６の内壁面６ａと被研磨物３０との間には隙間が形成されている。研磨加工時に定盤を回転させることで被研磨物３０が保持穴内で移動するため、被研磨物３０の端部に応力が集中しやすくなり、枠材６の内壁面６ａ近傍のウレタンシート２に歪みが生じることがある。結果として、被研磨物３０の端部で沈み込みが制限されることから、加工面側が過研磨され、被研磨物３０に端部ダレが生じて端部形状が損なわれることとなる。端部形状が損なわれると、例えば、半導体ウエハの研磨加工では、端部近傍から製品を得ることが難しくなり、歩留や生産性を低下させる。被研磨物３０に対する平坦性の要求度が高まるにつれ、外縁近傍までフラットな仕上がり、つまり、端部形状の改善が望まれている。本実施形態は、これらの問題を解決することができる保持材１０である。

本実施形態では、保持材１０が枠材６とウレタンシート２と基材８とが貼り合わされ構成されている。基材８は、主材部８ａと副材部８ｂとを有しており、副材部８ｂが主材部８ａより小さなショアＡ硬度を有している。基材８では、副材部８ｂが枠材６の内壁面６ａの位置に対応する位置に配置されている。主材部８ａと副材部８ｂとでショアＡ硬度が異なるため、研磨圧がかけられると、保持面Ｓ側にかかる押圧力が基材８の主材部８ａの部分と、副材部８ｂが配置された部分とで異なることとなる。すなわち、図３に示すように、研磨圧がかけられると、主材部８ａの部分で保持面Ｓ側にかかる押圧力（図３の矢印Ａ）と比べて、副材部８ｂが配置された部分で保持面Ｓ側にかかる押圧力（図３の矢印Ｂ）が小さくなる。このため、主材部８ａの部分では、保持面Ｓで保持された被研磨物３０の加工面側を確実に研磨加工することができる。これに対して、副材部８ｂが配置された部分では、研磨加工時に被研磨物３０が移動しても、枠材６の内壁面６ａ近傍での応力集中が緩和され、歪みが生じにくくなる。これにより、被研磨物３０の端部で沈み込みが制限されることなく、加工面側の過研磨が抑制されるので、被研磨物３０の端部形状を改善することができ、加工面の平坦性を向上させることができる。

また、本実施形態では、副材部８ｂの接着剤層７ａに当接する面からの厚さｔが基材８の厚さＴ２に対して５０〜１００％の範囲に調整されている。厚さｔの厚さＴ２に対する割合が５０％より小さいと、研磨圧がかけられても、保持面Ｓ側にかかる押圧力の差（図３の矢印Ａと矢印Ｂとの大きさの差）が小さくなり、応力集中の緩和が不十分となる。厚さｔの割合を調整することで、主材部８ａより小さなショアＡ硬度を有する、つまり主材部８ａより柔軟な副材部８ｂにより応力集中を緩和しやすくすることができる。また、副材部８ｂでは、内壁面６ａの位置に対応する位置から中心方向に１．５〜２０ｍｍの範囲、外縁方向に０〜１０ｍｍの範囲の合計１．５〜３０ｍｍの範囲の幅Ｗを有するように調整されている。内壁面６ａの位置に対応する位置から中心方向に配される溝幅が１．５ｍｍに満たない場合は、枠材と被研磨物との間に形成される隙間より小さい溝幅となるため、被研磨物にかかる押圧力を軽減することが難しくなり、反対に、溝幅が２０ｍｍを超える場合は、被研磨物を支持する領域が柔らかくなりすぎてしまい高度な平坦化を達成することが難しくなる。また、内壁面６ａの位置に対応する位置から外縁方向に配される溝幅が１０ｍｍを超えると、枠材が定盤側へ沈み込むことで枠材自体の平坦性を保てなくなるおそれがあり、却って被研磨物の平坦性を損なうこととなる。幅Ｗを１．５〜３０ｍｍの範囲とすることで、主材部８ａより柔軟な副材部８ｂの幅が確保されるので、被研磨物３０の平坦性向上を図ることができる。副材部８ｂの幅Ｗは、形成のしやすさを考慮すれば、５〜３０ｍｍの範囲とすることが好ましい。研磨加工時に被研磨物の平坦性を一層向上させるためには、幅Ｗを、内壁面６ａの位置に対応する位置から中心方向に１．５〜５ｍｍの範囲、外縁方向に０．５〜１ｍｍの範囲の合計２〜６ｍｍとすることが好ましい。また、本実施形態では、主材部８ａおよび副材部８ｂが接着剤層７ａに当接している。このため、基材８の全面が接着剤層７ａを介してウレタンシート２と貼り合わされるので、研磨加工時に基材８とウレタンシート２との剥離を抑制することができる。

更に、本実施形態では、基材８の厚さＴ２が５０〜２０００μｍの範囲、ウレタンシート２の厚さＴ１が２００〜２０００μｍの範囲に調整されている。基材８の厚さＴ２が５０μｍより小さくなると、基材８に配置される副材部８ｂの厚さｔが小さくなるため、上述した応力集中を緩和することが難しくなる。反対に、基材８の厚さＴ２が２０００μｍより大きくなると、保持材１０の全体厚さが大きくなるため、好ましくない。また、ウレタンシート２の厚さＴ１が２００μｍより小さいと、湿式凝固法により作製しても形成されるセルの大きさが厚さＴ１で制限されるため、研磨加工時に十分なクッション性を発揮することが難しくなる。反対にウレタンシート２の厚さＴ１が２０００μｍより大きくなると、湿式凝固法による作製時にポリウレタン樹脂溶液の凝固が不十分となり、発泡構造の形成やウレタンシート自体の形成が不十分となる可能性がある。従って、基材８の厚さＴ２、ウレタンシート２の厚さＴ１を上述した範囲とすることで、作製時に不都合を生じることなく、研磨加工時に十分な効果を発揮することができる。

また更に、本実施形態では、基材８に副材部８ｂを配置するため、ウレタンシート２に溝が形成されることがなく、溝形成に伴う熱履歴を経ることもない。このため、軟質なウレタンシート２を一様な材質のまま使用することができ、保持面Ｓで被研磨物を保持させることができる。これにより、研磨加工時に被研磨物のウレタンシート２側（保持材１０側）への沈み込みが確保されるので、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、１つの保持穴が形成された枠材６を例示し、基材８として、シート状の主材部８ａに形成した円環状の１つの溝に副材部８ｂの樹脂を充填する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。枠材としては、同時に研磨加工する被研磨物の数にあわせて複数の保持穴を形成するようにしてもよい。複数の保持穴が形成された枠材にあわせて、基材８にも複数の副材部８ｂを配置するようにしてもよい。また、矩形状の被研磨物を研磨加工の対象とする場合は、円形状の保持穴に代えて、矩形状の保持穴を形成するようにしてもよく、この保持穴にあわせて副材部８ｂを矩形状に形成することも可能である。ウレタンシート２、基材８を矩形板状とし、枠材６を矩形枠状としてもよいことはもちろんである。更に、本実施形態では、内壁面６ａの延長線上に副材部８ｂの幅の中心が位置する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、内壁面６ａの延長線が副材部８ｂの幅の範囲内に位置していればよい。

また、本実施形態では、主材部８ａおよび副材部８ｂの接着剤層７ａに当接する面が同一平面を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。主材部８ａに形成した溝に樹脂を流し込み副材部８ｂを形成することを考慮すれば、副材部８ｂで樹脂が若干盛り上がることも予想される。この場合でも、接着剤層７ａを介してウレタンシート２と貼り合わせることで、接着剤層７ａの弾性により副材部８ｂの盛り上がりを吸収することができる。このような副材部８ｂの形成に際し、本実施形態では、主材部８ａに形成した溝に樹脂を流し込む例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、予め溝形状に適合するリング状の副材部８ｂを形成しておき、主材部８ａの溝に嵌合させるようにしてもよい。更に、本実施形態では、副材部８ｂの厚さｔを基材８の厚さＴ２に対して５０〜１００％の範囲とする例を示した。厚さｔが厚さＴ２に対して１００％の場合は、副材部８ｂが主材部８ａの厚さ全体にわたり存在することとなる。この場合、例えば、円環状および円板状の２つの主材部８ａと、円環状の副材部８ｂとの大きさを調整し、交互に組み合わせることで基材８とすることも可能である。また、本実施形態では、同一平面を形成した主材部８ａおよび副材部８ｂの一面側とウレタンシート２の裏面側とを接着剤層７ａを介して貼り合わせる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。副材部８ｂを主材部８ａのウレタンシート２と反対の面側（保持定盤側）に配置するようにしてもよい。このことは、例えば、ウレタンシート２の裏面側に主材部となるＰＥＴ製フィルムを接着剤層７ａを介して貼り合わせた後、主材部のウレタンシート２と反対の面側に溝を形成し副材部の樹脂を充填することで実現することができる。主材部および副材部が同一平面を形成することが好ましいことはもちろんである。同一平面を形成した主材部および副材部が接着剤層７ｂに当接することとなる。この場合、副材部の接着剤層７ｂに当接する面からの厚さｔを基材（主材部）の厚さＴ２に対して７０％以上とすることが好ましい。

更に、本実施形態では、１つの副材部８ｂが１つの樹脂で形成される例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。副材部８ｂとしては主材部８ａより小さいショア硬度を有していればよく、例えば、複数の副材部８ｂを配置する場合に、それぞれ異なる樹脂を充填するようにすることができる。主材部８ａと副材部８ｂとのショア硬度の差異により応力集中を緩和させることから、副材部８ｂとして複数の樹脂を用いても本実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、基材８が保持材１０の全体を支持する機能を兼ねる例を示したが、基材８と別に支持材を貼り合わせるようにしてもよい。この場合は、支持材を基材８のウレタンシート２と反対の面側に貼り合わせればよい。支持材の材質としては、保持材１０の全体を支持する機能を発揮することができれば、特に制限されるものではない。

また更に、本実施形態では、湿式凝固法により作製された成膜樹脂のスキン層側の面にバフ処理を施した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、研磨加工の対象とする被研磨物３０の種類等により、スキン層を残したまま、裏面側にバフ処理を施すようにしてもよい。このようにすれば、緻密な微多孔状のスキン層が残されることで被研磨物３０との密着性を高めることができ、被研磨物保持性を向上させることができる。スキン層側と裏面側との両面にバフ処理を施すようにしてもよいことはもちろんである。

更にまた、本実施形態では、湿式凝固法により作製したポリウレタン樹脂製のウレタンシート２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、ポリウレタン樹脂以外に、ポリエチレン樹脂等を用いることも可能であり、湿式凝固法により発泡構造が形成される樹脂であれば、いずれのものも使用することができる。更に付言すれば、軟質プラスチックについては、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ６９００−１９９４ プラスチック−用語）に、「指定条件のもとで、曲げ試験、またはそれが適用できない場合には引張試験における弾性率が、７０ＭＰａより大きくないプラスチック」と定められていることから、この条件を満たすものであればよい。

また、本実施形態では、ウレタンシート２と基材８とを貼り合わせる接着剤層７ａ（接着剤層７ｂ、７ｃも同様。）をアクリル系接着剤で形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。接着剤としては、アクリル系以外に、ウレタン系やエポキシ系等の接着剤を用いてもよい。また、接着剤層７ａ、７ｂ、７ｃとして、例えば、支持基材を有することなく接着剤のみが２枚の剥離紙に挟まれた両面テープであるノンサポートテープを用いることも可能である。

次に、本実施形態に従い製造した保持材１０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保持材についても併記する。

（実施例１）
実施例１では、基材８の主材部８ａを次のように作製した。まず、厚さ１８８μｍのＰＥＴ製フィルム（ショアＡ硬度９５度）に枠材６の内径より２ｍｍ大きな内径の貫通穴が形成されるように円形状に切り抜き、切り抜いた円形状のフィルムを外径が貫通穴の内径より１０ｍｍ小さくなるように裁断した。別に準備した厚さ１８８μｍのＰＥＴ製フィルム（ショアＡ硬度９５度）に、貫通穴が形成されたフィルムと、外径を小さくした円形状フィルムとを貼付した。すなわち、貫通穴が形成されたフィルムの貫通穴の内側に、円形状フィルムの中心が貫通穴の中心と一致するように貼付した。得られた主材部８ａは、厚さＴ２が３７６μｍであり、幅６ｍｍ、深さ１８８μｍの円環状の溝が形成されたものとなる。この溝に、副材部８ｂを形成する樹脂であるシリコンゴム（ショアＡ硬度１０度）を充填した。つまり、副材部８ｂでは、幅Ｗが６ｍｍ、厚さｔが１８８μｍとなり、厚さｔが主材部８ａの厚さＴ２に対して５０％となる。また、枠材６の内壁面６ａの位置に対して、中心方向に５ｍｍ、外縁方向に１ｍｍとなる。作製した基材８と、バフ処理により表面に開孔を形成させた厚さＴ１が０．８ｍｍのウレタンシート２とを貼り合わせ、保持材１０を得た。

（比較例１）
比較例１では、基材１８として、厚さが１８８μｍの２枚のＰＥＴ製フィルムを貼り合わせたもの（厚さが３７６μｍ）を用いること以外は実施例１と同様にし、保持材２０を得た。

（研磨性能評価）
各実施例および比較例の保持材を用いて、以下の研磨条件でハードディスク用アルミニウム基板の研磨加工を行い、ロールオフにより研磨性能を評価した。ロールオフは、被研磨物の外縁部が中心部より過度に研磨加工されることで生じ、平坦性を評価するための測定項目の１つである。測定方法としては、例えば、光学式表面粗さ計にて外周端部から中心に向かい０．５ｍｍの位置より半径方向に１．５ｍｍの範囲で２次元プロファイル像を得る。得られた２次元プロファイル像において、半径方向をＸ軸、厚み方向をＹ軸としたときに、外周端部からＸ＝０．５ｍｍおよびＸ＝１．５ｍｍの座標位置のＹ軸の値がＹ＝０となるようにレベリング補正し、このときの２次元プロファイル像のＸ＝０．５〜１．５ｍｍ間におけるＰＶ値を求めた。ロールオフの測定には、表面粗さ測定機（Ｚｙｇｏ社製、型番Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ５０２２）を使用し、平均値（Ａｖｇ）および最大値（Ｍａｘ）を求めた。ロールオフの測定結果を下表１に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、９Ｂ−５Ｐポリッシングマシン
回転数：（定盤）３０ｒ／ｍ
研磨圧力：９０ｇ／ｃｍ^２
研磨剤：コロイダルシリカスラリ（平均粒子径：０．０５μｍ）
被研磨物：９５ｍｍφハードディスク用アルミニウム基板
研磨時間：３００秒間

表１に示すように、比較例１の保持材２０では、ロールオフの平均値が１８．１ｎｍ、最大値が２９．８ｎｍを示しており、高精度な平坦性の要求に応えることが難しい。これに対して、実施例１の保持材１０では、ロールオフの平均値が６．２ｎｍ、最大値が１０．４ｎｍと大きく向上しており、高精度な平坦性要求に対しても十分に応えることができる。また、アルミニウム基板に対するスクラッチも認められず、優れた研磨性能を示すことが明らかとなった。

本発明は被研磨物の端部形状を改善し平坦性を向上させることができる保持材を提供するものであるため、保持材の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

Ｓ 保持面
２ ウレタンシート（軟質プラスチックシート）
６ 枠材
６ａ 内壁面
７ａ 接着剤層
８ 基材
８ａ 主材部（主材）
８ｂ 副材部（副材）
１０ 保持材

Claims (10)

1. 湿式凝固法により形成され一面側に被研磨物を保持するための保持面を有する軟質プラスチックシートと、
   前記軟質プラスチックシートの一面側に固着され被研磨物を挿入可能な貫通穴が少なくとも１箇所に形成された枠材と、
   前記軟質プラスチックシートの他面側に配された基材と、
   前記軟質プラスチックシートおよび基材を貼り合わせる接着剤層と、
   を備え、
   前記基材は、可塑性を有するシート状の主材と、前記主材より小さなショア硬度を持つ少なくとも１つの副材とを有しており、前記副材が前記枠材に形成された貫通穴の内壁面の位置に対応するように前記主材に配置され、一面側が前記接着剤層に当接したことを特徴とする保持材。
2. 前記基材は、前記主材の一面側に前記副材が配置されており、前記主材および副材の一面側が同一平面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の保持材。
3. 前記基材は、前記主材に少なくとも１つの溝が形成されており、前記溝に前記副材が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の保持材。
4. 前記溝は、前記枠材に形成された貫通穴の内壁面の位置に対応する位置を含むように１．５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の幅を有して形成されたことを特徴とする請求項３に記載の保持材。
5. 前記副材は、前記接着剤層に当接する面からの厚さが前記基材の厚さに対して５０％〜１００％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の保持材。
6. 前記基材は、厚さが５０μｍ〜２０００μｍの範囲であることを特徴とする請求項５に記載の保持材。
7. 前記基材は、前記主材がポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリプロピレンから選択される少なくとも１種であり、前記副材がエラストマであることを特徴とする請求項１に記載の保持材。
8. 前記軟質プラスチックシートは、ポリウレタン樹脂製であることを特徴とする請求項７に記載の保持材。
9. 前記軟質プラスチックシートは、厚さが２００μｍ〜２０００μｍの範囲であることを特徴とする請求項８に記載の保持材。
10. 前記軟質プラスチックシートは、該軟質プラスチックシートの厚さが一様となるように前記保持面と反対の面側ないし前記保持面側にバフ処理が施されていることを特徴とする請求項９に記載の保持材。

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