JP2019048354A - 研磨パッド固定具および研磨パッド - Google Patents
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通常、これら被研磨物の研磨加工には、被研磨物を片面研磨加工する片面研磨装置が用いられ、このような上記片面研磨装置は、対向して設けられた保持定盤および研磨定盤を備え、保持定盤に被研磨物が保持され、研磨定盤に被研磨物を研磨する研磨層を有した研磨パッドが装着されている。
そして研磨加工時には研磨パッドの研磨面にスラリーを供給し、被研磨物に圧力をかけながら、上記研磨定盤と保持定盤とを相対的に回転させることで被研磨物を研磨加工するようになっている。
上記研磨加工において使用により研磨層が磨耗した研磨パッドは交換する必要があるが、研磨パッドを両面テープによって研磨定盤に固定した場合には、研磨定盤に接着剤が残留(糊残り)することがある。
接着剤が残留していると、新たな研磨パッドを貼付したときに糊残り部分が盛り上がり、研磨パッドの研磨面の平坦性が損なわれることから、研磨パッドを交換するときには、研磨定盤に残留している接着剤を完全に除去する清掃作業が必要となり、清掃作業による装着の作業性を低下させる。
そこで、上記研磨パッドを面ファスナーからなる研磨パッド固定具により研磨定盤に固定することが知られている(特許文献1)。このような研磨パッド固定具では、交換時にオス側面ファスナー部材をメス側面ファスナー部材から離脱させるのみでよく、交換毎の清掃作業が不要となることから、作業効率がよいという利点がある。
このような問題に鑑み、本発明は研磨ムラの発生を可及的に防止することが可能な研磨パッド固定具と、当該研磨パッド固定具を備えた研磨パッドを提供するものである。
研磨パッド固定具は無数の係合突起を有するオス側面ファスナー部材と、上記係合突起に係合する無数の被係合部を有するメス側面ファスナー部材とからなる面ファスナーを備えており、
上記面ファスナーにおける上記研磨パッド側の面に、厚さ5〜15mmのクッション材を設けたことを特徴としている。
また請求項6の発明にかかる研磨パッドは、被研磨物を研磨するための研磨面を有する研磨層を備えた研磨パッドにおいて、
上記研磨層の研磨面と反対面側に請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の研磨パッド固定具を備えたことを特徴としている。
さらに上記クッション材の厚さを5〜15mmの範囲とすることで、以下の実験結果からも明らかなように、この効果が顕著になることが確認できた。
上記被研磨物1としては、光学材料、シリコンウェハ、液晶用ガラス基板、半導体基板の他、ガラス、金属、セラミック等による平面と曲面を有する板状物を研磨することができ、また上記スラリー供給手段6が供給するスラリーとしては、対象となる被研磨物1および求められる加工精度に応じて従来公知の物を使用することができる。
上記保持定盤3および研磨定盤5はそれぞれ略円盤状を有しており、それぞれ図示しない駆動手段によって相対的に反対方向に回転するようになっており、また上記保持定盤3は昇降可能に設けられている。
そして研磨加工を行う際、上記保持定盤3は上記被研磨物1を上記研磨定盤5上面の研磨パッド4に設定圧力で押し当てながら相対的に回転させ、上記スラリー供給手段6がスラリーを上記被研磨物1と研磨パッド4との間に供給する。
上記研磨パッド4としては従来公知のものを用いることができ、本実施例では研磨層にポリウレタン樹脂含浸不織布によって構成されたものを採用しているが、その他の材料からなる研磨パッド4も用いてもよい。また被研磨物1側の研磨面に必要に応じて溝が形成されていてもよい。
また本実施例の研磨パッド4の厚さは0.5〜5.0mmであることが望ましく、0.5mm未満であると研削力が弱くなり易いため、磨き残りが発生しやすい。反対に、5.0mmを超えた場合には、沈みこみが深くなり被研磨物1の端部に過度の応力がかかり易いため、研磨ムラが生じやすい。
具体的に、上記オス側面ファスナー部材11Aが上記研磨定盤5に両面テープTにより接着固定され、上記メス側面ファスナー部材11Bと上記クッション材12とが両面テープTを介して積層一体化されている。
そして上記構成を有する研磨パッド固定具7を用いて研磨パッド4を研磨定盤5に固定する際には、予め上記オス側面ファスナー部材11Aを研磨定盤5に両面テープTを用いて固定しておき、これに上記メス側面ファスナー部材11Bとクッション材12とが固定された研磨パッド4を密着させることで、上記クッション材12および研磨パッド4を研磨定盤5に固定する。
一方、研磨パッド4を交換する際には、オス側面ファスナー部材11Aからメス側面ファスナー部材11Bを剥離させることで使用済みの研磨パッド4を研磨定盤5から離脱させ、上記オス側面ファスナー部材11Aを研磨定盤5に残したまま、これに上記メス側面ファスナー部材11Bとクッション材12とが固定された新たな研磨パッド4を密着させればよい。
このように、本実施例のような面ファスナー11を備えた研磨パッド固定具7は、オス側面ファスナー部材11Aを繰り返し使用することで、研磨パッド4の交換作業時に研磨定盤5に残留した接着剤を除去する清掃作業が不要となるため、研磨パッド4の交換作業を迅速に行うことが可能となっている。
一方、上記メス側面ファスナー部材11Bの被係合部14はいわゆるナッピングタイプと呼ばれ、上記基材Bの表面に固定されたモヘア状の繊維によって構成されており、上記繊維にオス側面ファスナー部材11Aの係合突起13が引っかかることで、これらを強固に係合させることが可能となっている。
また上記オス側面ファスナー部材11Aの係合突起13の密度は、30〜100個/cm2の範囲で設けることが望ましく、40〜80個/cm2の範囲で設けることがより好ましく、50〜70個/cm2の範囲で設けることが更に好ましい。
30個/cm2未満であると、オス側面ファスナー部材11Aとメス側面ファスナー部材11Bとの密着状態が維持できず研磨加工中に研磨パッド4がずれてびびりが大きくなり、研磨加工を継続することが出来なくなったり、また100個/cm2を超えると、研磨パッド4の交換時に研磨定盤5に残ったオス側面ファスナー部材11Aを洗浄する際、付着した汚れの除去が困難となる。
オス側面ファスナー部材11Aの厚さは1.0〜3.0mmが好ましい。1.0mm未満であるとメス側面ファスナーとの係合力が低下して、研磨加工時に面ファスナー部材間にずれが生じやすくなり、反対に3.0mmを超えると研磨パッド4との間にクッション材12が介在しても研磨面に凹凸が転写されやすくなる。
一方、メス側面ファスナーの目付は400〜800g/m2が好ましい。400g/m2未満であると係合力が低下し、研磨加工時に面ファスナー部材間にずれが生じやすくなる。反対に800g/m2を超えると、係合に寄与しない余分な繊維が多くなり、研磨の際に繊維の隙間に滞留するスラリー中の砥粒成分が凝集することによる研磨トラブルを招きやすくなる。
また、メス側面ファスナー部材11Bの厚さは1.5〜5.0mmが好ましい。反対に1.5mm未満であると係合力が乏しく、研磨パッド4を研磨定盤5に固定することが困難になる。反対に、5.0mmを超えると面ファスナー間の部材にズレが生じやすくなったり、また、厚さ方向の柔軟性が大きくなりすぎて、被研磨物1への押圧力が伝わりにくくなり研磨速度が低下しやすくなる。
なお、本実施形態で用いることのできる面ファスナーとしては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリ塩化ビニル系繊維等の繊維を製編織して得た編製または織製面ファスナー; ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体、塩化ビニル系重合体、ポリウレタン、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、シリコーン系樹脂、その他の熱可塑性重合体、熱硬化性重合体等の合成樹脂を成形して得た成形面ファスナー; などが挙げられる。
なお、かぎ型形状を有した係合突起13を備えたオス側面ファスナー部材11Aと、ループ状を有した被係合部14を備えたメス側面ファスナー部材11Bとを組み合わせた面ファスナー11も知られているが、これらは上記マッシュルームタイプとナッピングタイプとの組み合わせよりも剥離強度が低いため、上記構成を採用することが望ましい。
本実施例では、上記クッション材12を面ファスナー11と研磨パッド4との間に設けることで、上記オス側面ファスナー部材11Aの係合突起13による上記研磨パッド4の変形を防止することができ、被研磨物1を研磨した際の研磨ムラを抑制することができる。
具体的に説明すると、被研磨物1を研磨するために研磨パッド4を被研磨物1に押圧すると、オス側面ファスナー部材11Aの上記係合突起13も押圧されることとなる。
本実施例の研磨パッド固定具7は、研磨パッド4と面ファスナー11との間に上記クッション材12を設けているため、オス側面ファスナー部材11Aの上記係合突起13が押圧されても、上記クッション材12が変形するのみで、研磨パッド4の研磨層を変形させることはない。
これに対し、研磨パッド固定具7が上記クッション材12を有さない場合、上記係合突起13が研磨パッド4の研磨層の研磨面と反対面側を変形させ、当該変形が研磨面にも達すると、研磨パッド4と被研磨物1との接触が一定にならなくなり、研磨ムラが発生することとなる。
その結果、上記メス側面ファスナー部材11Bの被係合部14を上記クッション材12のように作用させることが可能となり、上記オス側面ファスナー部材11Aの上記係合突起13による変形を上記メス側面ファスナー部材11Bおよびクッション材12によって吸収することができる。
また上記クッション材12のA硬度を10〜25°の範囲とすることが望ましい。10°未満であると研磨パッド4を被研磨物1に押圧した際にクッション材12が過度に変形してしまい面品位が悪化し、また25°を超えた場合には上記係合突起13による変形を十分に吸収できなくなるため、係合突起13によってクッション材12が歪んでしまい、研磨層を平坦に支持することができず面品位が低下しやすくなる。
なお、被研磨物1となる物品に特に限定はなく、例えば、光学材料、シリコンウェハ、液晶用ガラス基板、半導体基板等が挙げられるが、本実施形態では、ガラス、金属、セラミック等にからなる曲面と平面を有する板状物において、特に好ましく利用することができる。
なお、本実施例に記載の研磨パッド4の物性である厚さ、密度、圧縮率、圧縮弾性率、A硬度は、以下の方法によって測定したものを用いる。また、クッション材12の物性である、密度、A硬度についても同様に測定したものを用いる。
(厚さ)
厚さは、ダイヤルゲージ(最小目盛り0.01mm)を使用し、荷重480g/cm2をかけて測定した。縦10cm×横10cmの研磨パッドの中央部と4隅の5箇所測定し最小目盛りの10分の1(0.001mm)まで読み取り、その平均値を試験片の厚さ(mm)とした。
(密度)
密度は、試験片の乾燥質量を試験片の体積(空隙も含む見掛けの体積)で除することにより測定した。
(圧縮率及び圧縮弾性率)
圧縮率及び圧縮弾性率は日本工業規格(JIS L 1021)に従い、ショッパー型厚さ測定器(加圧面:直径1cmの円形)を使用して測定した。
具体的には、室温において無荷重状態から初荷重を30秒間かけた後の厚さt0を測定し、次に、厚さt0の状態から最終荷重を5分間かけた後の厚さt1を測定した。次いで厚さt1の状態から全ての荷重を取り除き、5分放置(無荷重状態とした)後、再び初荷重を30秒間加えた後の厚さt0‘を測定した。
圧縮率は、圧縮率(%)=(t0―t1)/t0×100の式で算出し、圧縮弾性率は、圧縮弾性率(%)=(t0‘−t1)/(t0−t1)×100の式で算出した。このとき、初荷重は100g/cm2、最終圧力は1120g/cm2であった。)
(A硬度)
A硬度の測定は、試料片(10cm×10cm)を用意し、A型硬度計(日本工業規格、JIS K 7311)にて測定した。厚さが4.5mmに満たない場合には、複数の試験片を重ね厚さが4.5mm以上となるように重ねて測定した。
(厚さ)
面ファスナー部材の厚さは、デジマチックマイクロメータ(Mitutoyo社製の商品名「MDC−25SX」)によって測定した。縦10cm×横10cmの試験片の中央部と4隅の5箇所0.001mmまで読み取り測定し、その平均値を各面ファスナー部材の厚さ(mm)とした。
(目付)
目付は、試験片の乾燥質量を試験片の面積で除することにより測定した。
(係合突起の数)
オス側面ファスナー部材11Aの係合突起の数は、試験片を1cm角に切り取った後、マイクロスコープ(KEYENCE社製の商品名「VH−5500」)を用いて突起を拡大して観察し、視野を移動させながら係合突起の数を計測することによって求めた。
実施例1〜3、および比較例1、2の研磨パッド4には同じものを用いた。具体的には、厚さ1.75mm、密度0.36g/cm3、圧縮率4.3%、圧縮弾性率71.6%、A硬度74.5°の、樹脂含浸不織布からなる研磨層を有した研磨パッド4を用いた(FPK660「フジボウ愛媛株式会社製」)。
また上記実施例1〜3および比較例1、2の研磨パッド固定具7を構成する面ファスナー11にも同じものを用いた。具体的には、オス側面ファスナー部材11Aには係合突起13がマッシュルームタイプのものを、メス側面ファスナー部材11Bにはナッピングタイプのものを用いた。
さらに、オス側面ファスナー部材11Aの厚さを1.5mm、メス側面ファスナー部材11Bの厚さを2.0mmとし、貼り合わせた際の厚さは2.9mmとなった。またオス側面ファスナー部材11Aの目付は564g/m2、メス側面ファスナー部材11Bの目付は682g/m2であった。
これに対し比較例1、2の研磨パッド固定具については、クッション材12の厚さを異ならせて、比較例1、2のクッション材12の厚さをそれぞれ3mm、20mmとした。以下表1に示す。
実施例4、比較例3、4では、研磨パッド固定具7のクッション材のA硬度を11°、0°、26°とする以外は実施例2と同様に作製した。以下表2に示す。
実施例5では、研磨パッド4の厚さを4.83mmに変更する以外は実施例2と同様に作製した。以下表2に示す。
実施例6、比較例5は、係合突起の数を35個/cm2、108個/cm2とする以外は、実施例2と同様に作製した。以下表2に示す。
上記実験に使用した研磨装置2として、不二越機械工業社製の片面研磨装置を用い、当該研磨装置2では被研磨物1としてのガラス基板(65mm×65mm×10mm 端部に曲面加工済み(曲率半径:5mm))を1セットあたり10枚研磨することができる。またスラリーとしては酸化セリウムスラリー10%水溶液を用いた。
また、上記研磨装置2による研磨定盤5の回転速度を40rpm、研磨圧を450g/cm2に設定し、また1回あたりの研磨時間を15minとして、これを12セット、すなわち合計で120枚の被研磨物1を研磨した。
そして、研磨した被研磨物1に研磨ムラがあるか否かを目視により判定し、すべての被研磨物1に研磨ムラが確認されず、均一に研磨されていた場合を○、一部の被研磨物1に研磨ムラが僅かに確認されたものの、全体的に均一に研磨されている場合を△、研磨ムラが多く、均一に研磨されていないものが含まれている場合を×と評価した。
これに対し、比較例1、2としての研磨パッド固定具を備えた研磨パッドを用いて研磨した被研磨物1の一部には、研磨ムラが確認された。
比較例1はクッション材の厚さが3mmと薄いことから、係合突起13が研磨定盤によって押圧された際に上記クッション材12によって変形を吸収しきれず、研磨パッド4も変形し、これにより研磨ムラが発生したものと推察される。
比較例2はクッション材12の厚さが20mmと厚く、研磨定盤5によって研磨パッド4を被研磨物1に押圧させた際に、クッション材が過剰に沈み込んでしまい、研磨パッド4と被研磨物1との接触圧を一定に保てず、これにより研磨ムラが発生したものと推察される。
比較例3はクッション材のA硬度が0°と柔らかいことから、研磨パッド4が研磨定盤によって押圧された際にクッション材12が過度に沈み込んでしまい、研磨パッド4と被研磨物1との加工圧を一定に保てず、これによりわずかに研磨ムラが発生したものと推察される。
そして比較例4はクッション材12のA硬度が26°と硬く、研磨定盤5によって研磨パッド4を被研磨物1に押圧させた際に、係合突起13による変形をクッション材12が吸収しにくくなり、係合突起13によってクッション材12が歪んでしまい、研磨層を平坦に支持しにくくなった。これによりわずかに研磨ムラが発生したものと推察される。
なお、研磨終了時には、オス側面ファスナー部材をメス側面ファスナー部材から離脱させ、オス側面ファスナー部材の係合突起側の面を水で流しながら洗浄したが、比較例5のオス側面ファスナー部材上のみに紛体が残留してしまったため、ブラシをかけることよって除去した。これは、比較例5の係合突起の数が108個/cm2と他の実施例(56個/cm2及び35個/cm2)と比較しても多く、係合突起間の間隔が狭くなり、固形物の除去が難しくなったためと推察される。
5 研磨定盤 7 研磨パッド固定具
11 面ファスナー部材 11A オス側面ファスナー部材
11B メス側面ファスナー部材 12 クッション材
13 係合突起 14 被係合部
Claims (7)
- 研磨パッドを研磨装置の研磨定盤に固定するための研磨パッド固定具において、
研磨パッド固定具は無数の係合突起を有するオス側面ファスナー部材と、上記係合突起に係合する無数の被係合部を有するメス側面ファスナー部材とからなる面ファスナーを備えており、
上記面ファスナーにおける上記研磨パッド側の面に、厚さ5〜15mmのクッション材を設けたことを特徴とする研磨パッド固定具。 - 上記クッション材のA硬度を10〜25°の範囲としたことを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド固定具。
- 上記メス側面ファスナー部材に上記クッション材を固定し、上記オス側面ファスナー部材を上記研磨定盤側に設けたことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の研磨パッド固定具。
- 上記オス側面ファスナー部材を構成する係合突起をマッシュルームタイプとし、上記メス側面ファスナー部材を構成する被係合部をナッピングタイプとしたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の研磨パッド固定具。
- 上記オス側面ファスナー部材を構成する係合突起を30〜100個/cm2の密度で設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の研磨パッド固定具。
- 被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する研磨層を備えた研磨パッドにおいて、
上記研磨層の研磨面と反対面側に請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の研磨パッド固定具を備えたことを特徴とする研磨パッド。 - 研磨層が厚さ0.5〜5.0mmの樹脂含浸不織布によって構成されていることを特徴とする請求項6に記載の研磨パッド。
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