JP3213634U - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体的な被研磨物の研磨加工に適した研磨装置を提供する。【解決手段】被研磨物を保持する平面視円形状の板状部材１０と、板状部材を回転させる回転機構と、被研磨物を挟んで板状部材に対向して配置される研磨パッド３０と、を備える研磨装置１であって、回転機構は、板状部材１０の外周に形成された第一歯部１１と、第一歯部に噛み合う第二歯部２１ａ（２２ａ）を有し板状部材の側方に配置される歯車２１（２２）と、歯車を回転させるための回転駆動力を発生させる駆動部と、を有し、駆動部の回転駆動力を歯車２１（２２）の第二歯部２１ａ（２２ａ）及び第一歯部１１を介して板状部材１０に伝達することにより、板状部材を回転させる。板状部材の一方の面と被研磨物との間に、所定の厚さを有する保持パッドを設ける。【選択図】図１

Description

本考案は、研磨装置に関する。

従来より、液晶ディスプレイ用ガラス基板やシリコンウェハ等の平坦な被研磨物に研磨加工を施すための平面研磨装置が提案され、実用化されている。例えば、現在においては、支持定盤によって被研磨物を支持し、研磨定盤に装着された研磨パッドの研磨面を被研磨物に押し付けながら支持定盤と研磨定盤とを相対的に回転させることにより、被研磨物の表面を研磨する平面研磨装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１６−１９３４７９号公報

ところで、特許文献１に記載されたような平面研磨装置は、研磨パッドの研磨面を被研磨物の表面に押し付けながら、支持定盤に対する研磨定盤の相対的な回転を、研磨パッドを介して被研磨物に伝達することにより、平坦な被研磨物を研磨するように構成されている。このような従来の平面研磨装置を、立体的な被研磨物（表面が曲面を有しているような被研磨物）の研磨加工に適用するためには、研磨パッドの研磨面を被研磨物の曲面に追従させるために、被研磨物に対して研磨パッドを強く押し付ける必要がある。

しかし、このように従来の平面研磨装置の研磨パッドを被研磨物に強く押し付けて立体的な被研磨物を研磨しようとすると、凸部が過剰に研磨されて目的の形状が得られない場合がある。また、研磨定盤や支持定盤を回転させる機構に過大な負荷がかかり、動力を伝えるゴムローラやベルトの空回り、タイミングベルトやギアの破損、モータの大型化、等の問題が発生する虞があることに加え、当該機構が正常に動作しないことに起因した研磨斑が生ずる虞があった。

本考案は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、立体的な被研磨物の研磨加工に適した研磨装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本考案に係る研磨装置は、被研磨物を保持する平面視円形状の板状部材と、板状部材を回転させる回転機構と、被研磨物を挟んで板状部材に対向して配置される研磨パッドと、を備えるものであって、回転機構は、板状部材の外周に形成された第一歯部と、第一歯部に噛み合う第二歯部を有し板状部材の側方に配置される歯車と、歯車を回転させるための回転駆動力を発生させる駆動部と、を有し、駆動部の回転駆動力を歯車の第二歯部及び第一歯部を介して板状部材に伝達することにより、板状部材を回転させるものであり、板状部材の一方の面と被研磨物との間には、所定の厚さを有する保持パッドが設けられているものである。

かかる構成を採用すると、板状部材の側方に配置された歯車を利用した回転機構により、板状部材に対して比較的大きな回転駆動力を付与することができる。従って、立体的な被研磨物を研磨するために被研磨物に対して研磨パッドを押し付けた場合においても、板状部材を安定的に回転させることができるので、研磨速度の低下や研磨斑を抑制することができる。また、板状部材の一方の面と被研磨物との間に、所定の厚さを有する保持パッドが設けられているため、保持パッドの厚さの分だけ被研磨物を板状部材から離隔させることができる。従って、研磨時に研磨パッドが板状部材と干渉することを抑制することができるので、例えば、被研磨物の表面が凸形状（平面状の周囲部分より曲面状の中央部分が突出するような形状）を有しているような場合においても、その表面を万遍なく研磨する（表面の周囲部分の研磨不足を防ぐ）ことが可能となる。よって、本研磨装置は、立体的な被研磨物の研磨に適したものとなる。

本考案に係る研磨装置において、被研磨物に対して研磨パッドを押し付ける押圧機構と、押圧機構によって被研磨物に対して研磨パッドを押し付けた状態で被研磨物の研磨を行う際に板状部材の水平性を維持するように、板状部材の他方の面に対向して配置される平坦な支持定盤と、を備えることができる。

かかる構成を採用すると、被研磨物に対して研磨パッドを押し付けた状態で被研磨物の研磨を行う際に、支持定盤により板状部材の水平性を維持することができる。従って、押圧機構により比較的高い研磨圧力を付与した場合においても、板状部材が傾斜することがない。

本考案に係る研磨装置において、板状部材の一方の面と保持パッドとの間に、所定の厚さを有する板状の保持部材を設けることができる。板状の保持部材の材質としては、剛性をもった合成樹脂であれば特に限定されないが、例えばアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。

かかる構成を採用すると、板状部材の一方の面と保持パッドとの間に、所定の厚さを有する板状の保持部材が設けられているため、保持パッドの厚さに保持部材の厚さを加えた分だけ被研磨物を板状部材から離隔させることができる。従って、研磨時に研磨パッドが板状部材と干渉することを効果的に抑制することができる。

本考案に係る研磨装置において、板状部材の一方の面に、被研磨物の側方を囲う枠材を設けることができる。枠材には、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂を主体とした材質が用いられる。熱硬化性樹脂にガラス繊維等の繊維材を含有させることで強化することができる。

かかる構成を採用すると、板状部材の一方の面に、被研磨物の側方を囲う枠材が設けられているため、研磨中に被研磨物が板状部材から脱落することを防止することができる。

本考案に係る研磨装置において、板状部材を所定の公転軸の周囲に複数配置することができる。かかる場合において、回転機構は、複数の板状部材の内側に配置されて公転軸を中心に回転しその外周に第二歯部が設けられている太陽歯車を有することができる。そして、回転機構は、駆動部の回転駆動力を太陽歯車の第二歯部及び第一歯部を介して複数の板状部材に伝達することにより、複数の板状部材を各々の自転軸を中心に自転させることができる。

かかる構成を採用すると、所定の公転軸を中心に回転する太陽歯車を利用した回転機構により、公転軸の周囲に複数配置された板状部材を、各々の自転軸を中心に回転させることができる。

本考案に係る研磨装置において、回転機構は、既に述べた太陽歯車と、複数の板状部材の外側に配置されて公転軸を中心に回転しその内側に第二歯部が設けられている環状の内歯歯車と、を有することができる。そして、回転機構は、駆動部の回転駆動力を内歯歯車の第二歯部及び第一歯部を介して複数の板状部材に伝達することにより、複数の板状部材を自転軸を中心に自転させながら公転軸を中心に公転させることができる。

かかる構成を採用すると、所定の公転軸を中心に回転する太陽歯車及び内歯歯車を利用した回転機構により、公転軸の周囲に複数配置された板状部材を、各々の自転軸を中心に自転させながら公転軸を中心に公転させることができる。また、板状部材の外周に形成された第一歯部が、太陽歯車の第二歯部と内歯歯車の第二歯部との双方に噛み合うことで、押圧機構により比較的高い研磨圧力を付与した場合においても板状部材が傾斜することがない。

本考案に係る研磨装置において、板状部材の直径を、板状部材上に載置される被研磨物の最も外側に接する仮想円の直径の１．０５倍以上１．５０倍以下に設定することができる。

かかる構成を採用すると、板状部材の直径が特定の寸法（板状部材上に載置される被研磨物の最も外側に接する仮想円の直径の１．０５倍以上１．５０倍以下）に設定されているため、歯車にかかる負担を抑えつつ、被研磨物と研磨パッドの間の相対速度の低下を防止することができる。板状部材の直径が仮想円の直径の１．０５倍を下回ると、板状部材を回転させる歯車にかかる負荷が大きくなるため好ましくない。一方、板状部材の直径が仮想円の直径の１．５０倍を上回ると、被研磨物と研磨パッドの間の相対速度が低下するため好ましくない。

本考案に係る研磨装置において、保持パッドの厚さを０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることができる。

保持パッドの厚さをこのような範囲に設定すると、研磨時に研磨パッドが板状部材と干渉することを効果的に抑制することができる。

本考案に係る研磨装置において、保持パッドのショアＡ硬度を３°以上６０°以下とし、保持パッドの圧縮率を１０％以上７０％以下とし、保持パッドの圧縮弾性率を７０％以上１００％以下とすることができる。

保持パッドのショアＡ硬度、圧縮率及び圧縮弾性率をこのような範囲に設定すると、被研磨物を均一かつ安定的に支持することができる。

本考案に係る研磨装置において、１００％モジュラス３ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下のウレタンを含む保持パッドを採用することができる。また、保持パッドの被研磨物と接触する表面に、湿式凝固により成膜したスキン層を有するフィルムを設けることができる。

本考案に係る研磨装置において、立毛が配された研磨面と立毛の一端を連結する連結部とを有する基材と、基材に含浸された樹脂と、を有する研磨パッドを採用することができる。かかる場合において、少なくとも、立毛を、経編又は緯編で構成された編地であって、表裏面を形成する表裏面繊維と表裏面を連結する中間繊維とを有する編地のうち、中間繊維に由来するものとすることができる。また、連結部を、表裏面繊維のいずれか一方に由来するものとすることができる。

本考案によれば、立体的な被研磨物の研磨加工に適した研磨装置を提供することが可能となる。

本考案の実施形態に係る研磨装置の全体構成を説明するための構成図である。 図１に示す研磨装置の板状部材の上面図である。 図１に示す研磨装置の板状部材（図２のIII-III部分）の断面図である。 図１に示す研磨装置の板状部材で保持した被研磨物を研磨パッドで研磨している状態を示す断面図である。 本考案の他の実施形態に係る研磨装置の板状部材の断面図である。

以下、図面を参照して、本考案の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本考案の適用範囲がこれに限定されるものではない。

まず、図１〜図４を用いて、本考案の実施形態に係る研磨装置１の構成について説明する。研磨装置１は、図１に示すように、被研磨物Ｗを保持する板状部材１０と、板状部材１０を回転させる回転機構２０と、被研磨物Ｗを挟んで板状部材１０に対向して配置される研磨パッド３０と、を備えている。

板状部材１０は、図１及び図２に示すように平面視円形状を呈し所定の厚さを有する板状の部材であり、図１に示すように所定の公転軸Ａ₁の周囲に複数配置されている。本実施形態においては４個の板状部材１０を採用しているが、板状部材１０の個数はこれに限られるものではない。板状部材１０は、被研磨物Ｗを保持することができるような剛性を有する材料（金属や合成樹脂等）で構成される。

板状部材１０の直径Ｄ_Pは、板状部材１０上に載置される被研磨物Ｗの最も外側に接する仮想円Ｃ（図２）の直径Ｄ_Cの１．０５倍以上１．５０倍以下に設定されることが好ましい。板状部材１０の直径Ｄ_Pが仮想円Ｃの直径Ｄ_Cの１．０５倍を下回ると、板状部材１０を回転させる歯車にかかる負荷が大きくなるため好ましくない。一方、板状部材１０の直径Ｄ_Pが仮想円の直径Ｄ_Cの１．５０倍を上回ると、被研磨物Ｗと研磨パッド３０の間の相対速度が低下するため好ましくない。

回転機構２０は、板状部材１０の外周に形成された第一歯部１１と、第一歯部１１に噛み合う第二歯部（２１ａ、２２ａ）を有し板状部材１０の側方に配置される歯車（太陽歯車２１及び内歯歯車２２）と、歯車を回転させるための回転駆動力を発生させる図示されていない駆動部と、を有し、駆動部の回転駆動力を歯車の第二歯部及び第一歯部１１を介して板状部材１０に伝達することにより、板状部材１０を回転させるものである。

本実施形態においては、歯車の一例として、図１に示すように、複数の板状部材１０の内側に配置されて公転軸Ａ₁を中心に回転し、その外周に第二歯部２１ａが設けられている太陽歯車２１を採用している。駆動部で太陽歯車２１を回転させ、駆動部の回転駆動力を太陽歯車２１の第二歯部２１ａ及び第一歯部１１を介して複数の板状部材１０に伝達することにより、複数の板状部材１０を、各々の自転軸Ａ₂を中心に自転させることができる。

なお、歯車の代替例として、図１に示すように、複数の板状部材１０の外側に配置されて公転軸Ａ₁を中心に回転し、その内側に第二歯部２２ａが設けられている環状の内歯歯車２２を採用することもできる。内歯歯車２２を採用した場合には、駆動部で内歯歯車２２を回転させ、駆動部の回転駆動力を内歯歯車２２の第二歯部２２ａ及び第一歯部１１を介して複数の板状部材１０に伝達することにより、複数の板状部材１０を、自転軸Ａ₂を中心に自転させながら公転軸Ａ₁を中心に公転させることができる。このようにすると、板状部材１０の外周に形成された第一歯部１１が、太陽歯車２１の第二歯部２１ａと内歯歯車２２の第二歯部２２ａとの双方に噛み合うことで、押圧機構により比較的高い研磨圧力を付与した場合においても板状部材１０が傾斜することがない。

研磨パッド３０は、図１に示すように、被研磨物Ｗを挟んで板状部材１０に対向して配置されており、被研磨物Ｗの表面を研磨するためのものである。研磨パッド３０は、図示されていない研磨定盤に固定されており、図示されていない押圧機構により研磨定盤とともに被研磨物Ｗ側に押圧されるように構成されている。これにより、被研磨物Ｗの表面に研磨パッド３０の研磨面３２（図４）が押し付けられることとなる。研磨定盤及び研磨パッド３０は、図示されていない研磨側駆動部により、回転機構２０の公転軸Ａ₁と同軸の回転軸を中心に所定の方向に回転するように構成されている。

本実施形態における研磨パッド３０は、柔軟性を有するものであれば特に制限されない。一例として、図４に示すように、立毛３１が配された研磨面３２と立毛３１の一端を連結する連結部３３とを有する基材３４と、基材３４に含浸された図示されていない樹脂と、を有し、少なくとも、立毛３１が、経編又は緯編で構成された編地であって、表裏面を形成する表裏面繊維と表裏面を連結する中間繊維とを有する編地のうち、中間繊維に由来するものであり、連結部３３が、表裏面繊維のいずれか一方に由来するものがある。

すなわち、本実施形態における研磨パッド３０の基材３４は、経編又は緯編で構成された編地であって、表裏面を形成する表裏面繊維と表裏面を連結する中間繊維とを有する編地から、表裏面のいずれか一方をバフ処理又は切断処理により除去することにより、立毛３１が配された研磨面３２と立毛３１の一端を連結する連結部３３とを有する基材３４としたものである。このように、経編又は緯編で構成された編地の表裏面のいずれか一方を面方向に切断された状態で備えることにより、立毛３１を形成することができ、かつ立毛３１の繊維端面が均一に分布し、繊維の脱離が抑制された研磨面３２を形成することができる。このため、本実施形態における研磨パッド３０を用いて研磨する場合、平面だけでなく、被研磨物Ｗが有する曲面や、平面とは異なる方向を向いている側面までも研磨することが可能であり、かつ研磨面品位の確保が可能となり、その上、研磨レートにも優れるものとなる。

なお、樹脂は基材３４に含浸されたものであり、立毛３１や連結部３３を構成する繊維の内部及び表面に含浸・付着されるものである。ただし、樹脂の含浸・付着によっても立毛３１間には空隙が存在している。このような樹脂を用いることにより、立毛３１及び連結部３３の強度を補強し、研磨パッド３０の被研磨物Ｗへの追従性を損なうことなく、研磨レートと被研磨物Ｗの面品位を向上させることができる。

編地は、経編又は緯編で構成されたものであり、表裏面を形成する表裏面繊維と表裏面を連結する中間繊維とを有するものである。不織布に比べ経編又は緯編で構成された編地は、編構造が規則的であるため、研磨面３２における繊維端面の分布がより均一となり、研磨面３２全体に亘り研磨レートの均一性がより向上する。また、規則的な繊維端面の分布は、より均質な研磨を可能とし、面品位に優れた研磨の達成に寄与し得る。さらに、編地の表裏面のいずれか一方を連結部３３とすることにより、研磨時において研磨面３２の立毛３１が脱落することを抑制することができる。これにより、脱落した立毛３１に由来して被研磨物Ｗの表面にスクラッチが生じること等を抑制することができる。なお、より長い立毛を得るという観点からは、経編が好ましい。

編地を構成する繊維としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系繊維；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０等のポリアミド系繊維；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維が挙げられる。このなかでも、ポリエステル系繊維が好ましい。

編地を構成する中間繊維は、仮撚りなどを施していないなま糸であることが好ましい。これにより、本実施形態における研磨パッド３０の立毛３１がなま糸となる。なま糸を用いることにより、仮撚糸と比較して立毛３１の追従性がより向上し、研磨レートがより向上する傾向にある。なお、編地の表裏面を構成する表裏面繊維は、なま糸であっても、仮撚糸であってもよい。

また、編地の表裏面を構成する表裏面繊維と、編地の表裏面を連結する中間繊維の種類は互いに同一であっても異なっていてもよい。編地表裏面を主に構成する繊維と、編地の中構造を主に構成する繊維の種類は、編み方と繊維の選択により適宜調整することができる。例えば、編地の中構造を主に構成する繊維として、なま糸を用いることにより、上述したとおり、研磨レートがより向上する傾向にある。さらに、編地の表裏面を連結する中間繊維は１種類の繊維でも２以上の異なった種類の繊維でもよく、フィラメントのタイプはマルチフィラメント、モノフィラメント、マルチフィラメントとモノフィラメントの組合せの何れでも良い。

基材３４に含浸される樹脂は、ポリウレタン系樹脂を含むことが好ましい。ポリウレタン系樹脂としては、以下に限定されないが、例えば、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、及びポリカーボネート系ポリウレタン樹脂が挙げられ、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂がより好ましい。このような樹脂を用いることにより、立毛の硬さと柔らかさのバランスがより向上し、結果として研磨レートの向上と曲面を有する被研磨物Ｗへの追従性のバランスがより向上する傾向にある。基材３４に含浸される樹脂は、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

また、上記樹脂としては、いわゆる湿式凝固可能な樹脂で基材３４に含浸できるものが好ましい。そのような樹脂の例としては、例えば、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、及びポリカーボネート系ポリウレタン樹脂等が挙げられる。なお、「湿式凝固」とは、樹脂を溶解させた樹脂溶液を編地に含浸し、これを凝固液の槽に浸漬することにより、含浸した樹脂溶液中の樹脂を凝固再生させるものである。樹脂溶液中の溶媒と凝固液とが置換されることにより樹脂溶液中の樹脂が凝集して凝固される。

研磨パッド３０は、上述の編地及び樹脂の他、目的に応じて、通常の研磨パッドに含まれ得る各種添加剤を含んでもよい。そのような添加剤としては、例えば、カーボンブラック等の顔料またはフィラー、親水性添加剤、及び疎水性添加剤が挙げられる。

本実施形態における研磨パッド３０は、基材３４の研磨面３２とは反対側に、クッション層をさらに有していてもよい。クッション層を有することにより、曲面を有する被研磨物Ｗへの追従性がより向上する他、被研磨物Ｗへの研磨圧の均一性もより向上する傾向にある。ここで、クッション層により付与される追従性とは、研磨パッド３０の有する立毛３１が被研磨物Ｗの平面及び曲面に追従することのほか、クッション層の寄与により立毛３１の連結部３３である基材３４自体が研磨圧により被研磨物Ｗの曲面形状に柔軟に追従することも含む。言い換えれば、クッション層は、立毛３１の連結部３３である基材３４自体の追従性を向上させることにより、立毛３１が配された研磨面３２と立毛３１の一端を連結する連結部３３とを有する基材３４と、基材３４に含浸された樹脂と、からなる研磨層の効果をより有効に発揮させるために寄与するものとなる。

クッション層が薄いほど、曲面を有する被研磨物Ｗへ研磨パッド３０を追従させるために研磨圧力を高くすることが求められるが、研磨圧力の向上はスクラッチ（溝）等の研磨痕以外にも被研磨物Ｗの品位（例えば、曲面に生じる境界線や微小欠陥の程度）を低下させる方向に影響する。一方で、クッション層が厚く、一定以上のクッション性を有する場合には、研磨圧力が低かったとしても曲面を有する被研磨物Ｗへ研磨パッド３０が追従しやすい傾向にある。これにより、曲面に生じる境界線や微小欠陥が抑制された被研磨物Ｗを得ることができ、被研磨物Ｗの品位がより向上する。特に、クッション層が一定以上のクッション性を有する場合には、仕上げ研磨を必要としない程度に曲面に生じる境界線や微小欠陥が抑制された被研磨物Ｗを得ることが可能となり、仕上げ研磨工程を省略可能な研磨パッド３０を提供することが可能となる。

クッション層としては、特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン系発泡体、ポリウレタン系発泡体、ポリスチレン系発泡体、フェノール系発泡体、合成ゴム系発泡体、シリコーンゴム系発泡体などが挙げられる。

本実施形態における板状部材１０の一方の面１０ａと被研磨物Ｗとの間には、図３に示すように、所定の厚さを有する保持パッド４０が設けられている。このように保持パッド４０が設けられることにより、保持パッド４０の厚さの分だけ被研磨物Ｗを板状部材１０から離隔させることができ、研磨時に研磨パッド３０が板状部材１０と干渉することを抑制することができる。

保持パッド４０の平面形状は、被研磨物Ｗの平面形状に対応させることができる。例えば、図２に示すように平面視略矩形状を呈する被研磨物Ｗに対応するように、平面視略矩形状の保持パッド４０を採用することができる。各板状部材１０に設けられる保持パッド４０の個数は、被研磨物Ｗの個数に応じて適宜設定することができる。例えば、図２に示すように４個の被研磨物Ｗを保持するように、４個の保持パッド４０を設けることができる。

保持パッド４０は、１００％モジュラス３ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下のウレタンを含むことが好ましい。１００％モジュラスは、そのウレタンからなるシートを１００％伸ばしたとき（すなわち元の長さの２倍に伸ばしたとき）に掛かる荷重を単位面積で割った値である。また、保持パッド４０の被研磨物Ｗと接触する表面には、湿式凝固により成膜したスキン層を有するフィルムが設けられるのが好ましい。

保持パッド４０の厚さは、好ましくは０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。保持パッド４０の厚さが０．１ｍｍ未満であると、研磨パッド３０と板状部材１０との干渉を効果的に抑制できない場合があり、好ましくない。一方、保持パッド４０の厚さが２．０ｍｍを超えると、被研磨物Ｗを平坦な状態で維持できなくなる場合があり、好ましくない。保持パッド４０の厚さは、例えば日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６５０５）に準拠し、ショッパー型厚さ測定器を用いて測定することができる。具体的には、試験用試料を荷重１００ｇ／ｃｍ²で５秒加圧後、１枚の試験用試料について５点（４点の隅部及び１点の中央部）の厚みを測定し平均値を算出する。

保持パッド４０のショアＡ硬度は、好ましくは３°以上６０°以下である。保持パッド４０のショアＡ硬度が３°未満であると、被研磨物Ｗの保持状態が不安定となる場合があり、好ましくない。一方、保持パッドのショアＡ硬度が６０°を上回ると、保持力が低下し、被研磨物Ｗが脱落したり曲面研磨に斑が出易くなったりするため好ましくない。保持パッド４０のショアＡ硬度は、例えば、バネを介して所定厚さの試験片表面に押針（測定子）を押し付け、所定時間後の押針の押し込み深さに基づいて測定することができる。測定装置としては、デュロメータ タイプＡを採用することができる。

保持パッド４０の圧縮率は、好ましくは１０％以上７０％以下であり、より好ましくは１５％以上６５％以下であり、さらに好ましくは４０％以上６０％以下である。保持パッド４０の圧縮率が１０％未満であると、保持力が低下し、被研磨物Ｗが脱落したり曲面研磨に斑が出易くなったりするため好ましくない。一方、保持パッドの圧縮率が７０％を上回ると、被研磨物Ｗが略平坦に保持され難くなるため好ましくない。保持パッド４０の圧縮率は、例えば日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０２１）に準拠し、ショッパー型厚さ測定器（加圧面：直径１ｃｍの円形）を用いて測定することができる。具体的には、初荷重で３０秒間加圧した後の厚さｔ₀を測定し、次に最終圧力の下で５分間放置後の厚さｔ₁を測定する。これらから、圧縮率を下記式により算出する。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ²、最終荷重は１１２０ｇ／ｃｍ²とする。
圧縮率（％）＝（ｔ₀−ｔ₁）／ｔ₀×１００

保持パッド４０の圧縮弾性率は、好ましくは７０％以上１００％以下であり、より好ましくは８０％以上９９％以下であり、さらに好ましくは８５％以上９８％以下である。保持パッド４０の圧縮弾性率が７０％未満であると、クッション性に劣り平坦に保持できなくなる虞があるため好ましくない。一方、保持パッド４０の圧縮弾性率が１００％に近いほど圧縮回復性に優れ、平坦に安定して保持できる。保持パッド４０の圧縮弾性率は、例えば日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０２１）に準拠し、ショッパー型厚さ測定器（加圧面：直径１ｃｍの円形）を用いて測定することができる。具体的には、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３０秒間かけた後の厚さｔ₁を測定する。次に、厚さｔ₁の状態から全ての荷重を除き、５分間放置（無荷重状態とした）後、再び初荷重を３０秒間かけた後の厚さｔ₀’を測定する。これらから、圧縮弾性率を下記式により算出する。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ²、最終荷重は１１２０ｇ／ｃｍ²とする。
圧縮弾性率（％）＝１００×（ｔ₀’−ｔ₁）／（ｔ₀−ｔ₁）

保持パッド４０を構成する樹脂の１００％モジュラスは、３．０〜２０．０ＭＰａであると好ましく、７．０〜１６．０ＭＰａであるとより好ましく、８．０〜１５．０ＭＰａであるとより好ましい。この１００％モジュラスが３．０〜２０．０ＭＰａであることにより、被研磨物Ｗの損傷をより良好に抑制することができる。なお、１００％モジュラスは、室温２３±２℃の環境下において樹脂シートと同じ材料を用いた無発泡の樹脂シート（試験片）を１００％伸ばしたとき、すなわち元の長さの２倍に伸ばしたときの引張力を試験片の初期断面積で除した値である。

本実施形態に係る研磨装置１は、図１に示すように、板状部材１０の他方の面１０ｂ（図３）に対向して配置される支持定盤５０を備えている。支持定盤５０は、押圧機構によって被研磨物Ｗに対して研磨パッド３０を押し付けた状態で被研磨物Ｗの研磨を行う際に、板状部材１０の水平性を維持するように機能するものである。支持定盤５０の表面は、板状部材１０の水平性を維持するための平坦性を有している。支持定盤５０は、板状部材１０を下方から保持することができるような剛性を有する材料（金属や合成樹脂等）で構成される。

次に、本実施形態に係る研磨装置１の使用方法について説明する。

まず、図２及び図３に示すように、板状部材１０に設けられた各保持パッド４０の上に被研磨物Ｗを載置して固定する。次いで、図示されていない研磨定盤と研磨パッド３０とを下方に移動させて、図４に示すように研磨パッド３０の研磨面３２を被研磨物Ｗに接触させる。

続いて、回転機構２０の駆動部の回転駆動力を太陽歯車２１の第二歯部２１ａ及び第一歯部１１を介して複数の板状部材１０に伝達することにより、複数の板状部材１０を各々の自転軸Ａ₂を中心に自転させるとともに、研磨側駆動部により、研磨定盤及び研磨パッド３０を所定の方向に回転させながら、研磨パッド３０で被研磨物Ｗを研磨する。この際、回転機構２０の駆動部で太陽歯車２１を駆動する代わりに、回転機構２０の駆動部で内歯歯車２２を駆動し、駆動部の回転駆動力を内歯歯車２２の第二歯部２２ａ及び第一歯部１１を介して複数の板状部材１０に伝達することにより、複数の板状部材１０を自転軸Ａ₂を中心に自転させながら公転軸Ａ₁を中心に公転させてもよい。

以上説明した実施形態に係る研磨装置１においては、板状部材１０の側方に配置された歯車（太陽歯車２１及び内歯歯車２２）を利用した回転機構２０により、板状部材１０に対して比較的大きな回転駆動力を付与することができる。従って、立体的な被研磨物Ｗを研磨するために被研磨物Ｗに対して研磨パッド３０を押し付けた場合においても、板状部材１０を安定的に回転させることができるので、研磨速度の低下や研磨斑を抑制することができる。また、板状部材１０の一方の面１０ａと被研磨物Ｗとの間に、所定の厚さを有する保持パッド４０が設けられているため、保持パッド４０の厚さの分だけ被研磨物Ｗを板状部材１０から離隔させることができる。従って、研磨時に研磨パッド３０が板状部材１０と干渉することを抑制することができるので、被研磨物Ｗの表面が凸形状（平面状の周囲部分より曲面状の中央部分が突出するような形状）を有しているような場合においても、その表面を万遍なく研磨する（表面の周囲部分の研磨不足を防ぐ）ことが可能となる。よって、本研磨装置１は、立体的な被研磨物の研磨に適したものとなる。

また、以上説明した実施形態に係る研磨装置１においては、被研磨物Ｗに対して研磨パッド３０を押し付けた状態で被研磨物Ｗの研磨を行う際に、支持定盤５０により板状部材１０の水平性を維持することができる。従って、押圧機構により比較的高い研磨圧力を付与した場合においても、板状部材１０が傾斜することがない。

また、以上説明した実施形態に係る研磨装置１においては、板状部材１０の直径Ｄ_Pが特定の寸法（板状部材１０上に載置される被研磨物Ｗの最も外側に接する仮想円Ｃの直径Ｄ_Cの１．０５倍以上１．５０倍以下）に設定されているため、歯車にかかる負担を抑えつつ、被研磨物Ｗと研磨パッド３０の間の相対速度の低下を防止することができる。

また、以上説明した実施形態に係る研磨装置１においては、保持パッド４０の厚さを特定の範囲に設定しているため、研磨時に研磨パッド３０が板状部材１０と干渉することを効果的に抑制することができる。

また、以上説明した実施形態に係る研磨装置１においては、保持パッド４０のショアＡ硬度、圧縮率及び圧縮弾性率を特定の範囲に設定しているため、被研磨物Ｗを均一かつ安定的に支持することができる。

なお、以上の実施形態においては、板状部材１０の一方の面１０ａと被研磨物Ｗとの間に、所定の厚さを有する保持パッド４０を設けた例を示したが、図５に示すように、板状部材１０の一方の面１０ａと保持パッド４０との間に、所定の厚さを有する板状の保持部材６０を設けることもできる。このように保持部材６０を設けることにより、保持パッド４０の厚さに保持部材６０の厚さを加えた分だけ被研磨物Ｗを板状部材１０から離隔させることができる。従って、研磨時に研磨パッド３０が板状部材１０と干渉することを効果的に抑制することができる。

また、図５に示すように、板状部材１０の一方の面１０ａに、被研磨物Ｗの側方を囲う枠材７０を設けることもできる。このようにすると、研磨中に被研磨物Ｗが板状部材１０から落下することを防止することができる。

本考案は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本考案の特徴を備えている限り、本考案の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本考案の特徴を含む限り本考案の範囲に包含される。

１…研磨装置
１０…板状部材
１０ａ…一方の面
１０ｂ…他方の面
１１…第一歯部
２０…回転機構
２１…太陽歯車
２１ａ…第二歯部
２２…内歯歯車
２２ａ…第二歯部
３０…研磨パッド
３１…立毛
３２…研磨面
３３…連結部
３４…基材
４０…保持パッド
５０…支持定盤
６０…保持部材
７０…枠材
Ａ₁…公転軸
Ａ₂…自転軸
Ｃ…仮想円
Ｗ…被研磨物

Claims (14)

1. 被研磨物を保持する平面視円形状の板状部材と、前記板状部材を回転させる回転機構と、前記被研磨物を挟んで前記板状部材に対向して配置される研磨パッドと、を備える研磨装置であって、
   前記回転機構は、前記板状部材の外周に形成された第一歯部と、前記第一歯部に噛み合う第二歯部を有し前記板状部材の側方に配置される歯車と、前記歯車を回転させるための回転駆動力を発生させる駆動部と、を有し、前記駆動部の前記回転駆動力を前記歯車の前記第二歯部及び前記第一歯部を介して前記板状部材に伝達することにより、前記板状部材を回転させるものであり、
   前記板状部材の一方の面と前記被研磨物との間には、所定の厚さを有する保持パッドが設けられている、研磨装置。
2. 前記被研磨物に対して前記研磨パッドを押し付ける押圧機構と、
   前記押圧機構によって前記被研磨物に対して前記研磨パッドを押し付けた状態で前記被研磨物の研磨を行う際に前記板状部材の水平性を維持するように、前記板状部材の他方の面に対向して配置される支持定盤と、
   を備える、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記板状部材の一方の面と前記保持パッドとの間には、所定の厚さを有する板状の保持部材が設けられている、請求項１又は２に記載の研磨装置。
4. 前記板状部材の一方の面には、前記被研磨物の側方を囲う枠材が設けられている、請求項１から３の何れか一項に記載の研磨装置。
5. 前記板状部材は、所定の公転軸の周囲に複数配置されており、
   前記回転機構は、複数の前記板状部材の内側に配置されて前記公転軸を中心に回転し、その外周に前記第二歯部が設けられている太陽歯車を有し、前記駆動部の回転駆動力を前記太陽歯車の前記第二歯部及び前記第一歯部を介して複数の前記板状部材に伝達することにより、複数の前記板状部材を各々の自転軸を中心に自転させるものである、請求項１から４の何れか一項に記載の研磨装置。
6. 前記板状部材は、所定の公転軸の周囲に複数配置されており、
   前記回転機構は、複数の前記板状部材の内側に配置されて前記公転軸を中心に回転し、その外周に前記第一歯部と噛み合う歯部が設けられている太陽歯車と、複数の前記板状部材の外側に配置されて前記公転軸を中心に回転し、その内側に前記第二歯部が設けられている環状の内歯歯車と、を有し、前記駆動部の回転駆動力を前記内歯歯車の前記第二歯部及び前記第一歯部を介して複数の前記板状部材に伝達することにより、複数の前記板状部材を前記自転軸を中心に自転させながら前記公転軸を中心に公転させるものである、請求項１から４の何れか一項に記載の研磨装置。
7. 前記板状部材の直径は、前記板状部材上に載置される前記被研磨物の最も外側に接する仮想円の直径の１．０５倍以上１．５０倍以下に設定されている、請求項１から６の何れか一項に記載の研磨装置。
8. 前記保持パッドの厚さは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、請求項１から７の何れか一項に記載の研磨装置。
9. 前記保持パッドのショアＡ硬度は、３°以上６０°以下である、請求項１から８の何れか一項に記載の研磨装置。
10. 前記保持パッドの圧縮率は、１０％以上７０％以下である、請求項１から９の何れか一項に記載の研磨装置。
11. 前記保持パッドの圧縮弾性率は、７０％以上１００％以下である、請求項１から１０の何れか一項に記載の研磨装置。
12. 前記保持パッドは、１００％モジュラス３ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下のウレタンを含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の研磨装置。
13. 前記保持パッドの前記被研磨物と接触する表面には、湿式凝固により成膜したスキン層を有するフィルムが設けられている、請求項１から１２の何れか一項に記載の研磨装置。
14. 前記研磨パッドは、
    立毛が配された研磨面と前記立毛の一端を連結する連結部とを有する基材と、
    前記基材に含浸された樹脂と、を有し、
    少なくとも、前記立毛が、経編又は緯編で構成された編地であって、表裏面を形成する表裏面繊維と前記表裏面を連結する中間繊維とを有する編地のうち、前記中間繊維に由来するものであり、
    前記連結部が、前記表裏面繊維のいずれか一方に由来するものである、請求項１から１３の何れか一項に記載の研磨装置。