JP2023132254A - 研磨装置、研磨パッド及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨対象物の被研磨面と研磨パッドとの界面へスラリーを容易に供給することが可能な研磨装置、研磨パッド及び研磨方法を提供する。【解決手段】研磨装置は、研磨面と、研磨面に対する交差方向である厚さ方向において研磨面の反対側の面である支持面とを有し、研磨面及び支持面を貫通する貫通孔が設けられた研磨パッドと、研磨パッドに取り付けられ、砥粒を含むスラリーを研磨面へ供給するノズルを有する供給治具と、を備える。ノズルは、貫通孔内に配置される。【選択図】図１１

Description

本発明は、研磨装置、研磨パッド及び研磨方法に関する。

例えば、車両の車体や、車両用灯具（ヘッドランプ、ブレーキランプ等）のレンズやカバーは、複雑な３次元形状を有しており、意匠性の向上などの目的でその表面を滑らかに研磨する場合がある。この場合、砥粒を含む研磨スラリーを用いて、研磨対象物である車体の被研磨面を研磨する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－０４７５６６号公報

研磨対象物の被研磨面が、曲面や、水平面に対して傾きを有する傾斜面である場合、研磨パッドの研磨面と研磨対象物の被研磨面との間（以下、「研磨界面」ともいう）にスラリーを供給することが難しい場合がある。研磨界面へのスラリーの供給が足りないと、研磨レートの低下や、被研磨面の表面粗さを十分に低減できないなど、研磨性能が低下する可能性がある。

そこで、この発明は、従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、研磨対象物の被研磨面と研磨パッドとの界面へスラリーを容易に供給することが可能な研磨装置、研磨パッド及び研磨方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る研磨装置は、研磨面と、前記研磨面に対する交差方向である厚さ方向において前記研磨面の反対側の面である支持面とを有し、前記研磨面及び前記支持面を貫通する貫通孔が設けられた研磨パッドと、前記研磨パッドに取り付けられ、砥粒を含むスラリーを前記研磨面へ供給するノズルを有する供給治具と、を備え、前記ノズルは、前記貫通孔内に配置される。

本発明の一態様に係る研磨パッドは、砥粒を含むスラリーを供給するノズルを含む供給治具が取り付けられる研磨パッドであって、研磨面と、前記研磨面に対する交差方向である厚さ方向において前記研磨面の反対側の面である支持面と、前記研磨面及び前記支持面を貫通する貫通孔と、を備え、前記供給治具が取り付けられた状態で、前記貫通孔内に前記ノズルが位置する。

本発明の一態様に係る研磨方法は、研磨パッドと、砥粒を含むスラリーを供給する供給治具と、を備えた研磨装置によって研磨対象物を研磨する研磨方法であって、前記研磨パッドは、研磨面と、前記研磨面に対する交差方向である厚さ方向において前記研磨面の反対側の面である支持面と、前記研磨面及び前記支持面を貫通する貫通孔と、を含み、前記供給治具は、前記研磨パッドに取り付けられた状態で前記貫通孔内に位置するノズルを含み、前記ノズルより前記研磨面と前記研磨対象物との間へスラリーを供給しつつ前記研磨対象物の研磨を行う。

本発明の一態様によれば、研磨対象物の被研磨面と研磨パッドとの界面へスラリーを容易に供給することが可能な研磨装置、研磨パッド及び研磨方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る研磨装置の構成例を示す平面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る研磨装置の構成例を示す側面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る研磨装置の構成例を示す底面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る研磨装置の構成例を示す断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る研磨パッドの構成例を示す平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る研磨パッドの構成例を示す断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る研磨パッドの変形例を示す底面図である。 図８は、本発明の実施形態に係るスラリー供給治具の構成例を示す平面図である。 図９は、本発明の実施形態に係るスラリー供給治具の構成例を示す底面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係るスラリー供給治具の構成例を示す断面図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る研磨装置の動作例を示す図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る研磨装置の具体例１を示す図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る研磨装置の具体例２を示す図である。 図１４は、研磨対象物の構成例を示す模式図である。 図１５は、研磨対象物の被研磨面を水平面に対して傾けた状態を示す図である。

本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。

＜研磨装置＞
図１は、本発明の実施形態に係る研磨装置１００の構成例を示す平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る研磨装置１００の構成例を示す側面図である。図３は、本発明の実施形態に係る研磨装置１００の構成例を示す底面図である。図４は、本発明の実施形態に係る研磨装置１００の構成例を示す断面図である。図４は、図１をＡ－Ａ´線で切断した断面を示している。図１から図４に示すように、本発明の実施形態に係る研磨装置１００は、研磨パッド１０と、研磨パッド１０にスラリーを供給するスラリー供給治具２０（本発明の「供給治具」の一例）と、研磨パッド１０にスラリー供給治具２０を取り付ける固定部材としての面ファスナー３０と、スラリー供給治具２０を介して研磨パッド１０をポリッシャー５０（後述の図１２参照）に取り付ける研磨パッド取り付け部４０と、を備える。

（研磨パッド）
図５は、本発明の実施形態に係る研磨パッド１０の構成例を示す平面図である。図６は、本発明の実施形態に係る研磨パッド１０の構成例を示す断面図である。図２から図６に示すように、研磨パッド１０は、研磨面１０ｂと、研磨面１０ｂに対する交差方向である厚さ方向において研磨面１０ｂの反対側の面である支持面１０ａとを有し、研磨面１０ｂ及び支持面１０ａを貫通する貫通孔Ｈ１が設けられている。貫通孔Ｈ１の内径（直径）ｄ１は、支持面１０ａから研磨面１０ｂに至る間において、一定またはほぼ一定である。貫通孔Ｈ１の内径（直径）ｄ１は、研磨面１１ｂの直径に対して０．９倍以下である。
また、研磨パッド１０は、硬質層１１と、硬質層１１よりも柔らかく、硬質層１１の研磨面１０ｂとは反対側の面に積層される軟質層１２とを含む。研磨パッド１０の形状は、硬質層１１の側及び軟質層１２の側からみて、それぞれ円形である。

（１）硬質層
硬質層１１は、疎密構造を有し、研磨面１０ｂ側において疎部の面積率が５２％以上９６％以下であるシート素材で構成されてもよく、疎部の面積率が５４％以上９６％以下であるシート素材で構成されていれば好ましく、６０％以上９６％以下であるシート素材で構成されていればより好ましい。このような範囲であれば、研磨パッド１０の研磨面１０ｂと研磨対象物の被研磨面との界面（すなわち、研磨界面）へのスラリーの保持力が向上し、十分な研磨速度を得ることが可能である。
なお、研磨パッド１０は単独層で構成されていてもよい。研磨パッド１０が単独層の場合でも、疎密構造を有していてよい。

なお、硬質層１１において、疎部の面積率が５２％未満では、研磨界面におけるスラリーの保持力が低下し、研磨性能が低下する傾向がある。疎部の面積率の調整方法は、特に限定されるものではない。例えば、硬質層１１が不織布シートの場合、繊維の太さ、繊維の含有量、樹脂で含浸させる場合の樹脂の量、表面のパターニング等によって疎部の面積率を調整してもよい。硬質層１１が細長い材料を交差するように並べた構造であるメッシュ構造の場合、構造材の直径、構造の間隔、積層条件等により疎部の面積率を調整してもよい。硬質層１１が発泡剤等を用いて内部に空隙を発生させる発泡構造体の場合、発泡剤の種類、量等によって疎部の面積率を調整してもよい。硬質層１１が湿式製膜方法により形成されるスウェードの場合、製膜条件、バフィング条件によって疎部の面積率を調整してもよい。

上記「疎部」とは、研磨パッド１０の最表面から深さ０．１ｍｍの範囲内に研磨パッド１０を構成する繊維等が存在していない部分である。換言すると、研磨面１０ｂを有する層は、その最表面から厚さ０．１ｍｍの範囲内における空隙部の面積の割合が５２％以上９６％以下であってもよい。ここで、上記「面積」とは、研磨面１０ｂを有する層を厚さ方向に見た場合の面積をいう。

硬質層１１の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準ずる方法で測定されたＡ硬度で７０以上であればよく、８０以上であることがより好ましい。このような範囲であれば、研磨パッド１０による研磨対象物（例えば、樹脂塗装面）の曲面の研磨が、樹脂塗装面の微細な凹凸形状にまで追従するならい研磨になりにくくなり、樹脂塗装面の表面のうねりを取り除くことが可能になる。本明細書において、曲面とは、平坦な面だけで構成されていない面をいう。なお、硬質層１１のＡ硬度が７０未満では、硬質層１１のうねり解消性が低下し良好な表面仕上げとならない傾向がある。また、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準ずる方法で測定されるＡ硬度の最大値は、１００である。
なお、Ａ硬度は、硬質層１１が不織布シートの場合、繊維の材質、繊維の太さ、繊維の含有量、含浸される樹脂の量、含浸される樹脂の硬さ等によって調整することができる。

硬質層１１の材質は特に限定されず、研磨面１０ｂの疎部の面積率が５２％以上９６％以下であり、且つＡ硬度７０以上を有する材質であってもよい。硬質層１１としては、例えば、ポリウレタンタイプ、発泡ポリウレタンタイプ、不織布タイプ、スウェードタイプ等の材質の違いの他、その硬度や厚みなどの物性の違い、さらに砥粒を含むもの、砥粒を含まないものなど種々あるが、これらを制限なく使用することができる。特に、硬質層１１の材質は、例えば、不織布であってもよく、樹脂繊維を含むシート状物が好ましい。換言すると、研磨面の密の部分は繊維と樹脂を含む材質で構成されていてもよい。

また、硬質層１１の材質は、合成樹脂を含んだ材質であってもよい。硬質層１１に含まれる合成樹脂は、例えば、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はポリエチレン樹脂の少なくとも１種を含有する素材で構成されていてもよい。上記の材質であれば、研磨対象物の被研磨面に対し、深いキズ（スクラッチ）が発生することを抑制できる。硬質層１１の樹脂繊維の具体例としては、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂が好ましく、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂がより好ましい。また、硬質層１１の合成樹脂の硬化は、硬化剤により行ってもよいし、熱により行ってもよい。

硬質層１１の厚さは、特に限定されるものではないが０．０５ｃｍ以上であることが好ましい。また、０．５ｃｍ以下であることが好ましい。硬質層１１の厚さはこのような範囲であれば、研磨面１０ｂが研磨対象物（例えば、樹脂塗装面）の曲面に押し当てられた場合に硬質層１１が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、研磨対象物の曲面に対する研磨面１０ｂの追従性が向上する傾向がある。このため、研磨対象物の表面形状のうねり成分を取り除くことができ、且つ研磨面１０ｂの径方向全域が曲面に接触し易くなり研磨性能が向上する傾向がある。

図７は、本発明の実施形態に係る研磨パッド１０の変形例を示す底面図である。図７に示すように、研磨パッド１０は、硬質層１１が有する研磨面１０ｂに凹凸（例えば、溝部１１１）を有してもよい。溝部１１１により、スラリーが研磨面１０ｂの全域に行き渡りやすくなり、また研磨面１０ｂが研磨対象物に追従しやすくなる。

（２）軟質層
軟質層１２は、硬質層１１の研磨面１０ｂとは反対側の面に硬質層１１を支持するように設けられた層である。硬質層１１において軟質層１２と向かい合う面の反対側の面が、研磨面１０ｂである。また、軟質層１２において硬質層１１と向かい合う面の反対側の面が、支持面１０ａである。軟質層１２は、弾性体であってもよく、樹脂製の弾性体であることが好ましい。

軟質層１２の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準ずる方法で測定されたＡ硬度で６０未満であることが好ましく、３０以下であることがより好ましい。つまり、軟質層１２のＡ硬度は、硬質層１１のＡ硬度よりも低い。このような範囲であれば、研磨面１０ｂが研磨対象物（例えば、樹脂塗装面）の曲面に押し当てられた場合に、軟質層１２が歪みやすくなる。この結果、硬質層１１が樹脂塗装面の曲面に沿って撓みやすくなり、研磨対象物の曲面に対する研磨面１０ｂの追従性が向上する傾向がある。その結果、研磨面１０ｂの径方向全域が曲面に接触し易くなり研磨性能が向上しやすくなる。

軟質層１２の厚さは、特に限定されるものではないが０．５０ｃｍ以上であることが好ましい。また、軟質層１２の厚さは、５．０ｃｍ以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨面１０ｂが研磨対象物（例えば、樹脂塗装面）の曲面に押し当てられた場合に、軟質層１２の歪み量と硬質層１１の撓み量を確保することができる。
軟質層１２の材質は、特に限定されないが、上記の硬度を有する材質を用いることができる。軟質層１２の材質は、例えば、ポリウレタン発泡体又はポリエチレン発泡体等の樹脂発泡体であってもよい。

（３）サイズ等
研磨パッド１０の研磨面１０ｂの直径は、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、好ましくは、２０ｍｍ以上７５ｍｍ以下であり、より好ましくは、３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。本発明者の知見によれば、研磨面１０ｂの直径が１００ｍｍを超えると、研磨面１０ｂに対してスラリーが行き渡りにくくなる（ただし、本発明の実施形態において、研磨面１０ｂの直径は１００ｍｍ以下に限定されるものではない。）。

また、図３及び図５に示すように、 貫通孔Ｈ１は、円形である研磨パッド１０の中心部に設けられている。貫通孔Ｈ１の内径ｄは、研磨パッド１０の研磨面１０ｂの直径に対して、０．５倍未満であることが好ましく、０．４倍以下であることがより好ましく、０．２５倍以下であることがさらに好ましい。貫通孔Ｈ１の内径ｄ１は、例えば１ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。一例を挙げると、研磨面１０ｂの直径が３０ｍｍもしくは５０ｍｍの場合に、貫通孔Ｈ１の内径ｄ１は８ｍｍである。

（スラリー供給治具）
図８は、本発明の実施形態に係るスラリー供給治具２０の構成例を示す平面図である。図９は、本発明の実施形態に係るスラリー供給治具２０の構成例を示す底面図である。図１０は、本発明の実施形態に係るスラリー供給治具２０の構成例を示す断面図である。図１０は、図８をＣ－Ｃ´線で切断した断面を示している。図８から図１０に示すように、スラリー供給治具２０は、研磨パッド１０の支持面１０ａ（図４参照）に取り付けられる治具本体２１と、研磨パッド１０の貫通孔Ｈ１（図４参照）内に配置されるノズル２２と、を有する。

治具本体２１において、研磨パッド１０（図５から図７参照）に取り付けられる被取り付け面の形状は、図９に示すように、例えば円形であり、その外径は研磨パッド１０の径と同じ大きさである。これにより、例えば図２、図４に示したように、研磨装置１００の外周側面において、研磨パッド１０と治具本体２１との間に段差が生じないように設計されている。
図１０に示すように、治具本体２１は、スラリー供給治具２０の外部（例えば、図２に示した研磨パッド取り付け部４０）からスラリーが供給される供給口２１１と、治具本体２１の内部に設けられ、供給口２１１とノズル２２とを連通する流動路２１２と、を有する。流動路２１２内において、スラリーは供給口２１１からノズル２２へ流動する。

供給口２１１の内径ｄ１２は、ノズル２２内の貫通孔Ｈ２の内径ｄ１１よりも大きい。また、流動路２１２の内径ｄ１３は、供給口２１１からノズル２２に向けて徐々に小さくなっている。すなわち、流動路２１２は、供給口２１１からノズル２２に向けて徐々に窄まる形状を有する。これにより、スラリーは、供給口２１１からノズル２２に向けて、流動することが容易となっている。

また、図４に示したように、ノズル２２の先端２２１は、研磨パッド１０に設けられた貫通孔Ｈ１の内部に位置する。研磨パッド１０を研磨対象物に押圧しない状態で、研磨パッド１０の支持面１０ａからノズル２２の先端２２１までの長さＬ１は、支持面１０ａから研磨面１０ｂまでの長さＬ２の７０％以下であることが好ましく、より好ましくは６０％以下である。これにより、研磨対象物を研磨するために予め設定された押圧力で研磨パッド１０を研磨対象物に押圧している状態においても、ノズル２２の先端２２１が研磨対象物の被研磨面に接触することを抑制することができる。ノズル２２の先端２２１が被研磨面を傷つけることを抑制することができる。

また、ノズル２２の先端２２１から研磨面１０ｂまでの距離が離れ過ぎていると、ノズルの先端２２１から出たスラリーが研磨パッド１０に染み込み、染み込んだスラリーがパッド径方向に飛散して研磨に使用されず利用効率が低下する。この観点から、研磨パッド１０を研磨対象物に押圧しない状態で、研磨パッド１０の支持面１０ａからノズル２２の先端２２１までの長さＬ１は、支持面１０ａから研磨面１０ｂまでの長さＬ２の３０％以上であることが好ましく、より好ましくは４０％以上である。これにより、ノズル２２の先端２２１から研磨対象物の被研磨面へスラリーを供給しやすくなり、スラリー利用効率を向上でき、ひいては研磨速度の向上に寄与する。このように、長さＬ１は、長さＬ２に対して、３０％以上７０％以下の範囲とすることができ、４０％以上６０％以下とすることが好ましい。一例として、長さＬ１は、長さＬ２に対して５０％である。
長さＬ２に対する長さＬ１を上記の範囲とすることで、研磨の際に研磨パッド１０の移動を、後述の制御部によって予め設定された座標に従って制御する場合でも、ノズル２２を被研磨面に接触させず、且つスラリーを安定的に供給することが可能になる。

また、ノズル２２の外径ｄ２（図１０参照）は、研磨パッド１０に設けられた貫通孔Ｈ１の内径ｄ１（図６参照）よりも小さいことが好ましい。これにより、図４に示すように、ノズル２２と貫通孔Ｈ１の内壁との間に隙間Ｓを確保することができる。ノズル２２の外形ｄ２は、貫通孔Ｈ１の内径ｄ１に対して、０．９倍以下であることが好ましく、０．８倍以下であることがさらに好ましい。研磨パッド１０を研磨対象物に押圧した際に、研磨パッド１０が径方向に変形した場合でも、ノズル２２と貫通孔Ｈ１の壁面とが径方向に接触することを抑制できる。すなわち、研磨パッド１０がノズル２２に接触することによりダメージを受けることを抑制できる。

他方、ノズル２２の外形ｄ２が小さ過ぎてスラリー供給量が不足することを抑制する観点から、ノズル２２の外形ｄ２は、貫通孔Ｈ１の内径ｄ１に対して、０．５倍以上であることが好ましく、０．６倍以上であることがさらに好ましい。これにより、十分なスラリー供給量が維持され、研磨面全域にスラリー供給することができる。ノズル２２の外径ｄ２は、例えば１ｍｍ以上２５ｍｍ以下であり、好ましくは４ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。一例を挙げると、貫通孔Ｈ１の内径ｄ１が８ｍｍの場合に、ノズル２２の外形ｄ２は７ｍｍである。
スラリー供給治具２０の材質は、研磨パッド１０に加工圧を十分に伝えるために研磨パッド１０の材質より硬い材質で、かつ、スラリーに対する耐腐食性を有する材質で構成されている。この種の材質として、例えば、樹脂、ステンレス鋼、セラミック、繊維強化樹脂、複合材等が挙げられる。

（面ファスナー）
面ファスナー３０は、研磨パッド１０の支持面１０ａとスラリー供給治具２０の治具本体２１との間に配置されており、スラリー供給治具２０を研磨パッド１０の支持面に固定する固定部材である。面ファスナー３０を用いることにより、研磨パッド１０に対するスラリー供給治具２０の固定を着脱可能とすることができ、研磨パッド１０が消耗した場合でも、消耗した研磨パッド１０からスラリー供給治具２０を取り外して新しい研磨パッド１０に取り付けることが容易となる。スラリー供給治具２０は、繰り返し使用できる。

面ファスナー２０において、互いに貼り付く一対のうち一方が研磨パッド１０側に、他方がスラリー供給治具２０側に、それぞれ両面テープなどで固定されている。また、面ファスナー中心部には、ノズル２２を通すための孔が設けられている。この孔の直径は、例えばノズルの外径ｄ２以上の大きさであり、例えば、研磨パッド１０に設けられた貫通孔Ｈ１の内径ｄ１（図６参照）と同じ大きさである。
なお、スラリー供給治具２０を研磨パッド１０の支持面１０ａに固定する固定部材は面ファスナー３０に限定されず、例えば、両面接着テープ、接着剤等であってもよい。

（研磨パッド取り付け部）
研磨パッド取り付け部４０は、スラリー供給治具２０の治具本体２１を挟んで研磨パッド１０と向かい合う側に配置されている。スラリー供給治具２０は、例えばネジ（図示せず）を用いて、研磨パッド取り付け部４０に固定されている。
研磨パッド取り付け部４０の材質は研磨パッドに加工圧を十分に伝えるために研磨パッドの材質より硬い材質であれば特に限定されるものではないが、例えば、樹脂、金属、セラミック、繊維強化樹脂、複合材等を使用することができる。繊維強化樹脂としては、例えば、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂が挙げられる。繊維強化樹脂に使用される樹脂の種類は特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。また、複合材としては、例えば、意図的に無機粒子を含有した金属等の２種類以上の材質を組み合わせた複合材などが挙げられる。

また、研磨パッド取り付け部４０には、貫通孔Ｈ３が設けられている。貫通孔Ｈ３の底部にスラリー供給治具２０の供給口２１１が位置し、貫通孔Ｈ３と供給口２１１とが連通している。スラリーは、研磨パッド取り付け部４０の貫通孔Ｈ３を通して、スラリー供給治具２０の供給口２１１に供給される。
なお、上記では、研磨パッド取り付け部４０に対するスラリー供給治具２０の取り付けをネジで行うことを説明したが、本実施形態において、この取り付けの方法はネジによる固定に限定されない。例えば、研磨パッド取り付け部４０の貫通孔Ｈ３の内壁にタップが切ってあり、そこに治具本体２１のねじ山が螺合していてもよい。タップとネジ山が螺合することにより、スラリー供給治具２０が研磨パッド取り付け部４０に固定されていてもよい。

（スラリー）
スラリーは、砥粒と、分散媒と、ｐＨ調整剤、界面活性剤、及び水溶性高分子から選ばれる少なくとも一種の添加剤と、を含むことが好ましい。分散媒は例えば水であり、スラリーの粘性は低い。このため、スラリーは液だれしやすく、研磨対象物が３次元構造だと研磨したい部分にスラリーは留まりにくい。しかしながら、本発明の実施形態に係る研磨装置１００では、研磨パッド１０の中心からスラリーを供給するので、３次元構造の研磨対象物においても研磨したい部分に効率よくスラリーを供給することができる。

（動作例）
図１１は、本発明の実施形態に係る研磨装置１００の動作例を示す図である。図１１に示すように、研磨装置１００が動作する際に、スラリー供給治具２０は、面ファスナー３０を介して研磨パッド１０に予め取り付けられており、スラリー供給治具２０のノズル２２は研磨パッド１０の貫通孔Ｈ１内に位置する。この状態で、研磨パッド１０、スラリー供給治具２０、面ファスナー３０及び研磨パッド取り付け部４０は、研磨パッド１０の中心（例えば、図５に示した円の中心）を通る軸ａｘ回りに、一体となって回転する。この回転は、研磨パッド取り付け部４０に接続するポリッシャーや研磨ロボット（後述する）が行う。

研磨パッド取り付け部４０の貫通孔Ｈ３にスラリーが供給される。貫通孔Ｈ３に供給されたスラリーは、スラリー供給治具２０の治具本体２１とノズル２２とを通って、貫通孔Ｈ１内から研磨面１０ｂに向かって供給される。この状態で、研磨パッド１０の研磨面１０ｂを研磨対象物の被研磨面に押し当てると、研磨面１０ｂと被研磨面との間（すなわち、研磨界面）にスラリーが供給される。スラリーを供給した状態で、回転する研磨パッド１０を被研磨面に押し当てることによって被研磨面が研磨される。
ノズル２２の先端２２１は面ファスナー３０を貫通して軟質層１２内に位置する。これにより、研磨パッド１０が回転しているときに、遠心力によって、スラリーが面ファスナー３０に沿って径方向（径方向外側）に流出することを防ぐことができる。

ノズル２２の先端２２１から吐出したスラリーは、主に以下の経路で研磨界面に供給される。経路Ｒｔ１は、貫通孔Ｈ１を通って研磨パッド１０の研磨面１０ｂに到達し、研磨界面に供給される経路である。経路Ｒｔ１を通して、研磨界面にスラリーを効率良く供給することができる。なお、研磨界面へのスラリーの供給量は、例えば外部から研磨装置１００へのスラリー供給圧力やノズル２２の内径ｄ１１に関係する。スラリー供給圧力が大きい方がスラリーの供給量は増える。ノズル２２の内径ｄ１１が大きい方がスラリー供給量は増える。また、供給量が同じである場合、ノズル２２の内径ｄ１１が小さいとスラリー供給圧力が高くなり、ノズル２２から吐出するスラリーの流速は早くなる。本発明の実施形態では、スラリー供給圧力やノズル２２の内径ｄ１１を調整することで、スラリーの単位時間あたりの供給量を所望の値に合わせ込むことができる。

本発明の実施形態において、研磨対象物の被研磨面は平面でもよいし、後述の図１４に示すように、曲面でもよい。また、後述の図１５に示すように、研磨対象物の被研磨面は水平面に対して傾きを有してもよい。研磨装置１００は、水平面に対して傾いている被研磨面（すなわち、傾斜面）を研磨してもよい。ここで、水平面とは、鉛直方向（すなわち、重力方向）と直交する面を意味する。このような場合でも、ノズル２２の先端２２１から吐出されたスラリーは、上記経路Ｒｔ１を通るため、研磨界面にスラリーを効率良く供給することができる。

（研磨装置の具体例）
上記の研磨装置１００は、研磨ロボット又は手動用のポリッシャー等取り付けられて研磨対象の研磨に適用される。研磨装置の具体例として、手動用のポリッシャーに適用される場合と、研磨ロボットに適用される場合とをそれぞれ示す。

（具体例１）
図１２は、本発明の実施形態に係る研磨装置１００の具体例１を示す図である。図１２に示すように、研磨装置１００は、研磨パッド取り付け部４０を回転可能に支持する手動用のポリッシャー５０を備える。ポリッシャー５０には、作業者が手で掴むためのハンド部６０、７０が設けられている。なお、図１２では、面ファスナー３０（図２参照）の図示を省略している。

（具体例２）
図１３は、本発明の実施形態に係る研磨装置１００の具体例２を示す図である。図１３に示すように、研磨装置１００は、研磨パッド取り付け部４０を回転可能に支持する研磨ロボット３１１を備える。図１３では、研磨ロボット３１１の一例として６軸多関節ロボットの構成を示す。なお、本発明の実施形態で使用される研磨ロボットは６軸多関節ロボットに限定されるものではない。

研磨ロボット３１１は、ベース部３１２、下腕部３１４、上腕部３１６、及び手首部３１８を有する。ベース部３１２は、例えば円盤形状を有する。ベース部３１２と下腕部３１４との間には、Ｓ軸モータ３１３ＳとＬ軸モータ３１３Ｌとが設けられている。Ｓ軸モータ３１３Ｓは、ベース部３１２に対して垂直方向に回転軸（Ｓ軸３１３Ｓａ）を有し、ベース部３１２より上方を旋回させる。Ｌ軸モータ３１３Ｌは、Ｓ軸モータ３１３Ｓの回転軸と直交する方向に回転軸（Ｌ軸３１３Ｌａ）を有し、ベース部３１２に対して下腕部３１４を前後に傾斜させる。

また、下腕部３１４と上腕部３１６との間には、Ｕ軸モータ３１５ＵとＲ軸モータ３１５Ｒとが設けられている。Ｕ軸モータ３１５Ｕは、Ｌ軸モータ３１３Ｌの回転軸と平行な方向に回転軸（Ｕ軸３１５Ｕａ）を有し、下腕部３１４に対して上腕部３１６を旋回させる。Ｒ軸モータ３１５Ｒは、Ｕ軸モータ３１５Ｕの回転軸に対して垂直方向に回転軸（Ｒ軸３１５Ｒａ）を有し、上腕部３１６を下腕部３１４に対して回転させる。

また、上腕部３１６と手首部３１８との間には、Ｂ軸モータ３１７Ｂが設けられている。Ｂ軸モータ３１７Ｂは、Ｒ軸モータ３１５Ｒの回転軸と直交する方向に回転軸（Ｂ軸３１７Ｂａ）を有し、上腕部３１６に対して手首部３１８を旋回させる。さらに、手首部３１８には、Ｔ軸モータ３１７Ｔが設けられている。Ｔ軸モータ３１７Ｔは、Ｂ軸モータ３１７Ｂの回転軸と直交する方向に回転軸（Ｔ軸３１７Ｔａ）を有し、手首部３１８よりも先を回転させる。

研磨ロボット３１１は、これら６つの回転軸モータを有するので、先端の手首部３１８は、如何なる３次元曲面の表面をもトレースすることができる。なお、ここで３次元曲面とは、平坦な面だけで構成されていない面をいう。
手首部３１８には、Ｔ軸モータ３１７Ｔを介して圧力制御部３２０が設けられ、圧力制御部３２０にはポリッシャー３３０が設置されている。

圧力制御部３２０は箱形であり、圧力を認識する機構と、圧力を調整するための加圧力を指示する機構とを備えている。ここで、圧力制御部３２０の圧力を作用させる方向を圧力制御部中心軸３２０ｃとする。ポリッシャー３３０を研磨ロボット３１１に取り付けると、圧力制御部中心軸３２０ｃは、手首部３１８のＴ軸３１７Ｔａに対して垂直に配置されるようになっている。
圧力制御部３２０に備わる圧力認識機構は、例えば力覚センサやロードセルを用いても良い。また、例えば協働ロボットのようにロボット本体と一体型であっても良い。
圧力制御部３２０に備わる加圧力指示機構は、例えばエアーでの加圧やサーボモータでの加圧であっても良い。また、例えば協働ロボットのようにロボット本体と一体型であっても良い。なお、加圧力の制御指令値は、力の値（ニュートン；Ｎ）で指令される場合もある。

圧力制御部３２０によって制御する加工圧は１０００Ｎ／ｍ^２以上６０００Ｎ／ｍ^２以下になるように構成されていればよく、２５００Ｎ／ｍ^２以上６０００Ｎ／ｍ^２以下で構成されているとより好ましい。このような範囲の加工圧で研磨すれば、後述する研磨対象物のゆず肌除去性を効率よく研磨することが可能となる。なお、１０００Ｎ／ｍ^２未満の場合は研磨対象物のゆず肌除去の効率性が低下し、６０００Ｎ／ｍ^２を超えると配置するポリッシャー３３０の破損に影響する傾向がある。
圧力制御部３２０によって制御する指令に対する加工圧のばらつきは±２０％以内となるようにすることが好ましく、±１０％以内であるとより好ましい。このような範囲であれば、研磨対象物の研磨能率における面内のばらつきが抑制され、手研磨に対して均一に研磨を実施することが可能となる。

ポリッシャー３３０は、一般的に手研磨で使用する電動シングルアクションポリッシャーである。ポリッシャー３３０の回転軸は、圧力制御部中心軸３２０ｃと一致するように、又は並行となるように配置されている。
本発明の実施形態に係るポリッシャー３３０は、例えば圧力制御部３２０に対して双極に設置しても良い。
本発明の実施形態に係るポリッシャー３３０は、シングル回転の電動ポリッシャーが好ましく、例えば電動駆動、エアー駆動、ギア駆動で構成されていてもよく、又、例えばシングル回転、ダブルアクション回転で構成されていてもよい。

ロボット制御部３６０は、研磨ロボット３１１の各軸モータの駆動部に接続されている。また、圧力制御部３２０、ポリッシャー３３０、パッドドレッサーなどのパッド洗浄装置３６５、図示しない研磨材供給装置、パッド交換装置といった機器にも接続されている。そして、圧力制御部３２０で感知する圧力が一定となるように、ロボット制御部３６０は圧力制御部３２０、ポリッシャー３３０の駆動を制御する。また、ロボット制御部３６０の図示しないメモリには、被研磨物の研磨予定面の空間データが蓄積される。空間データには、研磨予定面内にある点の座標が含まれる。そして、研磨材供給装置からは、研磨パッドと研磨対象物との間に研磨用組成物が供給され、研磨対象物が研磨される。

ロボット制御部３６０に接続される上記の研磨材供給装置、パッド交換装置、パッド洗浄装置３６５といった機器は、研磨作業の前後もしくは途中で動作することで、研磨に関する工程を自動で実施することもできる。例えば、パッド洗浄装置３６５を一定の間隔毎（時間毎や加工バッチ数毎など）に動作させ、パッドの目詰まりを防止させることができる。パッド洗浄装置３６５は、例えば、ブラシを有し、研磨パッドの研磨面にブラシをかけることによって、研磨面に形成された溝や研磨面を構成する不織布等に詰まった、研磨により生じた部材等を除去する。

図１３に例示されるロボット研磨では、研磨ロボット３１１が、研磨パッド１０を被研磨対象に対して予め設定された座標に従って移動させることにより、被研磨対象の研磨を行う。作業者が磨き状態を確認できる手研磨に比べて、ロボット研磨は磨き残しが発生しやすい。しかし、本発明の実施形態によれば、研磨パッド１０の中心から被研磨面の全域にスラリーを行き渡らせることができるので、手研磨のみならず、ロボット研磨においても、磨き残しの発生を抑制できる。また、磨き残し抑制のために過剰にスラリーを供給する必要がないので、スラリーの供給量を抑制することができる。これにより、研磨にかかるコストの増大を抑制することが可能である。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
＜研磨条件＞
（実施例１）
図１４は、研磨対象物２００の構成例を示す模式図である。図１４に示すように、研磨対象物２００の被研磨面２００ａは、凹状に湾曲した曲面である。研磨対象物２００の平面視による大きさは、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍである。
図１５は、研磨対象物２００の被研磨面２００ａを水平面に対して傾けた状態を示す図である。図１５に示すように、実施例１では、水平面に対して被研磨面２００ａを角度θだけ傾けた状態で研磨を行った。角度θは３０°とし、研磨パッド１０の研磨面１０ｂを研磨対象物２００の被研磨面２００ａに接触させ、そこから３ｍｍ押し込み、研磨パッドを１５００ｒｐｍ（回転／分）の回転速度で回転させた。

なお、研磨パッド１０には、研磨面１０ｂの形状と大きさが正円形で直径５０ｍｍであり、研磨面１０ｂの中心部に開口する貫通孔Ｈ１（図３参照）の形状と大きさが正円形で直径が８ｍｍであるものを使用した。研磨パッド１０において、研磨パッド１０を研磨対象物に押圧しない状態で、支持面１０ａから研磨面１０ｂまでの長さＬ２（すなわち研磨パッド１０の厚さ）は２０ｍｍであった。この研磨パッド１０の支持面１０ａに、面ファスナー３０（図２参照）を介してスラリー供給治具２０（図２参照）を固定し、スラリー供給治具２０を通して研磨面１０ｂにスラリーを供給した。研磨パッド１０の支持面１０ａからノズル２２の先端２２１までの長さＬ１は、１０ｍｍとした。また、スラリー供給治具２０のノズル２２の外径ｄ２は、７ｍｍとした。スラリー供給量は、２５ｍｌ／ｍｉｎとした。スラリーとして、平均粒子径が１．３μｍのアルミナを含むスラリー（ＰＯＬＩＰＬＡ７００：株式会社フジミインコーポレーテッド社製）を用いた。

（実施例２）
スラリー中のアルミナの平均粒子径を０．８μｍとした以外は、実施例１と同様の条件で、研磨対象物２００の被研磨面２００ａを研磨した。

（実施例３）
研磨パッド１０の支持面１０ａからノズル２２の先端２２１までの長さＬ１を５ｍｍとした以外は、実施例１と同様の条件で、研磨対象物２００の被研磨面２００ａを研磨した。

（比較例１）
スラリー供給用治具を用いず、研磨パッドの外部から研磨対象物の被研磨面にスラリーを滴下供給した。これ以外は、実施例１と同様の条件で、研磨対象物２００の被研磨面２００ａを研磨した。

＜評価結果＞
（研磨レート、表面粗さ）
本発明の実施例１、２、３と、比較例１とについて、被研磨面２００ａの研磨レートと表面粗さ（Ｒａ）とを測定した結果を表１に示す。

表１の実施例１、３と比較例１とを比較して分かるように、同一種類のスラリーを用いた場合、実施例１、３は、比較例１と比べて、研磨レートが高く、被研磨面２００ａの研磨後の表面粗さが小さかった。比較例１においては研磨パッド１０の径方向外部へのスラリーの流出が多く、被研磨面２００ａと研磨パッド１０との界面へ供給されるスラリー量が少なくなった。そのため、比較例１においてはスラリーの利用効率が低く、結果として研磨レートが低下した。実施例３では、比較例１と比べて径方向へのスラリーの飛散が少なく、実施例１では、さらにスラリーの飛散が少なかった。したがって、実施例１、３では比較例１よりもスラリーの利用効率が向上し、研磨レートが向上し、研磨後の表面粗さが低下した。

また、実施例１、２を比較して分かるように、スラリーの種類を選択することによって、研磨レートを調整できることが確認された。実施例１と同様に実施例２も、被研磨面２００ａの研磨後の表面粗さが小さかった。表面粗さが小さいほど、被研磨面を鏡面化することができる。

以上から、実施例１、２、３は、被研磨面２００ａと研磨パッド１０との界面へスラリーを容易に供給することができ、被研磨面２００ａの表面粗さを小さくすることができ、研磨性能が高いことが確認された。

１０ 研磨パッド
１０ａ 支持面
１０ｂ 研磨面
１１ 硬質層
１２ 軟質層
２０ スラリー供給治具
２１ 治具本体
２２ ノズル
３０ 面ファスナー
４０ 取り付け部
５０ ポリッシャー
６０、７０ ハンド部
１００ 研磨装置
１１１ 溝部
２００ 研磨対象物
２００ａ 被研磨面
２１１ 供給口
２１２ 流動路
２２１ 先端
３１１ 研磨ロボット
３１２ ベース部
３１３Ｌ Ｌ軸モータ
３１３Ｌａ Ｌ軸
３１３Ｓ Ｓ軸モータ
３１３Ｓａ Ｓ軸
３１４ 下腕部
３１５Ｒ Ｒ軸モータ
３１５Ｒａ Ｒ軸
３１５Ｕ Ｕ軸モータ
３１５Ｕａ Ｕ軸
３１６ 上腕部
３１７Ｂ Ｂ軸モータ
３１７Ｂａ Ｂ軸
３１７Ｔ Ｔ軸モータ
３１７Ｔａ Ｔ軸
３１８ 手首部
３２０ 圧力制御部
３２０ｃ 御部中心軸
３２０ｃ 圧力制御部中心軸
３３０ ポリッシャー
３６０ ロボット制御部
３６５ パッド洗浄装置
ａｘ 軸
ｄ１、ｄ１１、ｄ１２、ｄ１３ 内径
ｄ２ 外径
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ 貫通孔
Ｒｔ１ 第１の経路
Ｓ 隙間
θ 角度

Claims (9)

1. 研磨面と、前記研磨面に対する交差方向である厚さ方向において前記研磨面の反対側の面である支持面とを有し、前記研磨面及び前記支持面を貫通する貫通孔が設けられた研磨パッドと、
   前記研磨パッドに取り付けられ、砥粒を含むスラリーを前記研磨面へ供給するノズルを有する供給治具と、を備え、
   前記ノズルは、前記貫通孔内に配置される、研磨装置。
2. 前記研磨パッドを研磨対象物に押圧しない状態で、
   前記支持面から前記ノズルの先端までの長さは、前記支持面から前記研磨面までの長さの３０％以上７０％以下である、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記ノズルの外径は、前記貫通孔の内径よりも小さい、請求項１または２に記載の研磨装置。
4. 前記研磨パッドは、
   前記研磨面を有する硬質層と、
   前記硬質層よりも柔らかく、前記硬質層の前記研磨面とは反対側の面に積層される軟質層と、を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の研磨装置。
5. 前記支持面に前記供給治具を固定する固定部材をさらに有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の研磨装置。
6. 前記貫通孔の直径は、前記研磨面の直径に対して０．９倍以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の研磨装置。
7. 前記研磨パッドを被研磨対象に対して予め設定された座標に従って移動させることにより、前記被研磨対象の研磨を行う、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の研磨装置。
8. 砥粒を含むスラリーを供給するノズルを含む供給治具が取り付けられる研磨パッドであって、
   研磨面と、
   前記研磨面に対する交差方向である厚さ方向において前記研磨面の反対側の面である支持面と、
   前記研磨面及び前記支持面を貫通する貫通孔と、を備え、
   前記供給治具が取り付けられた状態で、前記貫通孔内に前記ノズルが位置する、研磨パッド。
9. 研磨パッドと、砥粒を含むスラリーを供給する供給治具と、を備えた研磨装置によって研磨対象物を研磨する研磨方法であって、
   前記研磨パッドは、研磨面と、前記研磨面に対する交差方向である厚さ方向において前記研磨面の反対側の面である支持面と、前記研磨面及び前記支持面を貫通する貫通孔と、を含み、
   前記供給治具は、前記研磨パッドに取り付けられた状態で前記貫通孔内に位置するノズルを含み、
   前記ノズルより前記研磨面と前記研磨対象物との間へスラリーを供給しつつ前記研磨対象物の研磨を行う、研磨方法。

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