JP4948936B2 - 保持パッド - Google Patents

Description

本発明は保持パッドに係り、特に、内部に発泡が形成され一面側が被研磨物に接触可能な軟質プラスチックシートと、軟質プラスチックシートの他面側に支持面が対向するように配置され支持面の背面側が被研磨物を保持するための定盤に固着される基材とを備えた保持パッドに関する。

従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、シリコンウェハ、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板、カラーフィルタ、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）成膜済基板等の材料（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、これらの被研磨物の研磨加工には、被研磨物を片面ずつ研磨加工する片面研磨機や被研磨物の両面を同時に研磨加工する両面研磨機等が使用されている。この片面研磨機では、表面が平坦な保持定盤に被研磨物の一面側を保持させ、表面が平坦な研磨定盤に貼付した研磨布により、研磨液を供給しながら被研磨物の他面側（加工表面）に研磨加工が行われている。

一般に、片面研磨機を使用した研磨加工では、被研磨物が金属製の保持定盤と直接接触して生じる被研磨物のスクラッチ（キズ）等を回避するため、保持定盤に軟質クロス等の保持パッドが固着されている。被研磨物及び保持定盤間に保持パッドを介在させることで、スクラッチ等を回避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ときは、研磨加工中に被研磨物の横ずれが生じて被研磨物を平坦に保持することができなくなる。被研磨物の横ずれを防止するため、保持パッドの表面には被研磨物を挿入可能な開口が形成されたキャリア（型枠）等が貼付されており、キャリアの開口に被研磨物を挿入して研磨加工が行われている。キャリアを使用した場合には、研磨加工後に被研磨物がキャリアから取り外されるが、被研磨物、特にガラス基板が大型化しており、キャリアからの取り外し作業が難しくなっている。このため、キャリアを使用しないタイプ、すなわちキャリアレスタイプの保持パッドが使用されるようになっている。このような保持パッドでは、被研磨物の横ずれや脱落を防止するため、被研磨物保持性の向上が必要である。

通常、保持パッドには軟質プラスチックシートが使用されている。軟質プラスチックシートは、軟質プラスチック（樹脂）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シートは、表面側に、緻密な発泡が厚さ数μｍ程度に亘って形成されたスキン層を有している。緻密な発泡が形成されたスキン層の表面が平坦であり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。研磨加工時には、保持パッドがスキン層の反対面で保持定盤に固着され、スキン層の表面が被研磨物に密着することで被研磨物が保持される。

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、軟質プラスチックシート自体の表面の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シート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）て平坦性が損なわれる。また、軟質プラスチックシートに厚さバラツキがあると、軟質プラスチックシートと被研磨物との接触面積が小さくなり被研磨物保持性が低下する上に、被研磨物を平坦に保持することができなくなる。軟質プラスチックシートの厚さバラツキを低減するため、軟質プラスチックシート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。例えば、軟質プラスチックシートの表面側をバフ処理して表面粗さを５０μｍ以下とする技術が開示されている（特許文献１参照）。

また、一般に、軟質プラスチックシートは柔軟性を有しているため、片面研磨機への装着や運搬等の取り扱いの観点から、軟質プラスチックシートのスキン層の背面側にはポリエステルフィルム等の基材の一面側が貼り合わされている。この基材と軟質プラスチックシートとの貼り合わせには、接着剤が使用されている。工業的に広く使用される合成系の接着剤としては、熱や圧力の外部作用で流動性を示す熱可塑性樹脂系（感熱型）接着剤や感圧型粘着剤、加熱することで固化して接着する熱硬化性樹脂系接着剤、弾性体を主成分とするエラストマー系接着剤が挙げられるが、基材と軟質プラスチックシートとの貼り合わせには感熱型接着剤や感圧型粘着剤が使用されている。基材の他面側を片面研磨機の保持定盤に固着することから、例えば、ポリエステルフィルム等の基材の両面に感圧型粘着剤が塗布された両面テープを使用する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術では、両面テープの片面側が軟質プラスチックシートと貼り合わされ、もう一方の面側が保持定盤に固着される。感圧型粘着剤を使用しているため、軟質プラスチックシートに熱履歴を加えることなく基材と貼り合わせることができ、保持パッドを保持定盤側へ押圧することで装着することができる。

特許第３１８７７６９号公報 特開平８−２６７６６８号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、軟質プラスチックシートの厚さバラツキがスキン層の厚さより大きいことから、厚さバラツキを解消するほど表面側をバフ処理するとスキン層が消失して発泡が開口するため、被研磨物と軟質プラスチックシートとの接触面積が減少して被研磨物保持性が低下する。このため、研磨加工中に被研磨物の横ずれや脱落が生じて被研磨物を平坦に保持できなくなる上に、研磨加工を長期間継続することができなくなる。特許文献２の技術では、研磨加工時に供給される研磨液等が発泡を通じて浸潤するため、軟質プラスチックシートと基材との剥離強度が低下して軟質プラスチックシートが剥離することがある。軟質プラスチックシートが剥離すると、被研磨物を平坦に保持することができないため、研磨加工で加工表面の平坦性が損なわれる。更に、被研磨物の上面（加工表面の背面）を保持するときは、軟質プラスチックシートの剥離に伴い被研磨物が脱落することがあるため、研磨加工を継続することができなくなる。また、感熱型接着剤や感圧型粘着剤では、熱や圧力が均等に作用しないと流動性が不十分となり偏在することがあるため、保持パッド全体の厚さにバラツキが生じることとなる。これらを解決するためには、保持パッドの製造時に、スキン層の平坦性を残しつつ軟質プラスチックシートの厚さバラツキを減少させ、軟質プラスチックシートと基材とを確実に接着しておくことが重要である。

本発明は上記事案に鑑み、軟質プラスチックシートと基材との剥離強度を確保可能で被研磨物を平坦に保持することができる保持パッド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、内部に発泡が形成され一面側が被研磨物に接触可能な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他面側に支持面が対向するように配置され前記支持面の背面側が被研磨物を保持するための定盤に固着される基材とを備えた保持パッドにおいて、前記軟質プラスチックシートの他面側は、該軟質プラスチックシートの厚さが一様となり、かつ、前記発泡が開口するようにバフ処理されており、前記軟質プラスチックシートの他面側と前記基材の支持面側とが溶剤に溶解することで流動性を示すエラストマー系の接着剤を介して貼り合わされているとともに、前記接着剤が前記軟質プラスチックシートの他面側で開口した発泡に浸入していることを特徴とする。

本発明では、内部に発泡が形成された軟質プラスチックシートの他面側が該軟質プラスチックシートの厚さが一様となるようにバフ処理されているため、軟質プラスチックシートを略均一な厚さとすることができ、厚さが略均一な軟質プラスチックシートの他面側と基材の支持面側とが溶剤に溶解することで流動性を示すエラストマー系の接着剤を介して貼り合わされているため、熱や圧力を要せず、軟質プラスチックシートの他面側と基材の支持面側とがほぼ一定の間隔で貼り合わされて保持パッド全体を略均一な厚さとすることができるので、被研磨物を平坦に保持することができると共に、軟質プラスチックシートの他面側が発泡が開口するようにバフ処理されており、流動性を示す接着剤が開口した発泡に浸入しているため、軟質プラスチックシートの他面側と接着剤との接触面積を増大させることから、被研磨物に対する研磨加工時に研磨液が浸潤しても剥離強度が維持されるので、保持パッドを長期間使用することができる。

この場合において、接着剤がゴム弾性を有していれば、接着剤で貼り合わされた軟質プラスチックシートの弾力性の低下が抑制されるので、被研磨物を確実に保持することができる。このような接着剤を少なくともクロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、スチレンブタジエンゴム系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、アクリルゴム系、ウレタンゴム系の接着剤から選択される１種としてもよい。また、基材は、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種を材質としてもよい。また、基材の支持面の背面側に、定盤に固着するための粘着材層を更に備えてもよい。

本発明によれば、内部に発泡が形成された軟質プラスチックシートの他面側が該軟質プラスチックシートの厚さが一様となるようにバフ処理されているため、軟質プラスチックシートを略均一な厚さとすることができ、厚さが略均一な軟質プラスチックシートの他面側と基材の支持面側とが溶剤に溶解することで流動性を示すエラストマー系の接着剤を介して貼り合わされているため、保持パッド全体を略均一な厚さとすることができるので、被研磨物の平坦に保持することができると共に、軟質プラスチックシートの他面側が、発泡が開口するようにバフ処理されており、流動性を示す接着剤が開口した発泡に浸入しているため、軟質プラスチックシートの他面側と接着剤との接触面積を増大させることから、被研磨物に対する研磨加工時に研磨液が浸潤しても剥離強度が維持されるので、保持パッドを長期間使用することができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を適用したキャリアレスタイプの保持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、保持パッド（一般にバックパッドと称されるため、以下、バックパッドという。）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シート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、被研磨物に接触可能な保持面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）が一様となり、かつ、内部に形成されている発泡３が開口するようにバフ処理されている（詳細後述）。このため、ポリウレタンシート２は、略平坦な保持面Ｐを有している。

ポリウレタンシート２は、保持面Ｐ側に、図示を省略した緻密な発泡が形成されたスキン層４を有している。スキン層４の下側（ポリウレタンシート２の内部）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しない発泡が形成されている。発泡３及び図示しない発泡は、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及び図示しない発泡の一部が裏面側の表面で開口して開口５が形成されている。

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を支持する支持材（基材）７を有している。ポリウレタンシート２の裏面と支持材７の一面（以下、支持面という。）とが対向している。支持材７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。ポリウレタンシート２の裏面側及び支持材７の支持面側は、溶剤可溶性でゴム弾性を示すエラストマー系接着剤を使用した接着剤層６を介して貼り合わされている。接着剤層６には、少なくともクロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、スチレンブタジエンゴム系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、アクリルゴム系、ウレタンゴム系の接着剤から選択される一種が使用されている。接着剤層６は、エラストマー系接着剤が溶剤に溶解することで流動性を示すことから、ポリウレタンシート２の開口５に侵入しており、ポリウレタンシート２の裏面側と支持材７の支持面側とがほぼ一定の間隔で貼り合わされている。支持材７の他面側、すなわち、支持面の背面（下面）側には、研磨機にバックパッド１を固着するための感圧型粘着剤層８が配されている。感圧型粘着材層８の表面（最下面側）は剥離紙９で覆われている。

（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ための水又は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ための水等の洗浄液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には、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が配置されている。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に亘りスキン層４を構成する緻密な発泡が形成される。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_０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_０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_０側に凹凸が出現する。裏面Ｑ_０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_０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_０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_０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発泡３が開口して開口５が形成される。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、支持材７を接着剤層６を介して貼り合わせ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製フィルムの支持材７を貼り合わせる。ポリウレタンシート２及び支持材７の貼り合わせには、溶剤可溶性でゴム弾性を示すエラストマー系接着剤を使用する。溶剤に溶解させたエラストマー系接着剤を少なくともポリウレタンシート２の裏面Ｑ側及び支持材７の支持面側の一方に略均等に塗布し、ポリウレタンシート２及び支持材７を平坦な治具間で重ね合わせて貼り合わせる。このとき、用いるエラストマー系接着剤の溶解に適した溶剤を選定し、略均等な塗布に適するように溶剤に溶解させる濃度を、例えば、２０〜６０重量％程度に調整する。濃度が低すぎると接着剤の溶液がポリウレタンシート２や支持材７に吸収されてしまうため、貼り合わせることができず、反対に濃度が高すぎると接着剤の溶液の流動性が低下するため、略均等な塗布が難しくなりバックパッド１の厚さバラツキの原因となる。これにより、エラストマー系接着剤の溶液がポリウレタンシート２の開口５に浸入し、ポリウレタンシート２の裏面側と支持材７の支持面側とがほぼ一定の間隔となる。溶剤が支持材７に吸収されたり、ポリウレタンシート２の発泡３や連通孔を通じて排出されたりしてエラストマー系接着剤が固化することで接着剤層６が形成されポリウレタンシート２と支持材７とが貼り合わされる。エラストマー系接着剤を選定することで、ポリウレタンシート２及び支持材７が、浸水させた状態でも強固に貼り合わされる。使用可能なエラストマー系接着剤としては、例えば、クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、スチレンブタジエンゴム系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、アクリルゴム系、ウレタンゴム系の接着剤を挙げることができる。支持材７の支持面の背面側にアクリル系粘着剤等の感圧型粘着剤層８を配し、感圧型粘着剤層８の表面を剥離紙９で覆う。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、片面研磨機の保持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保持定盤７１、下側に回転可能な研磨定盤７２を有している。保持定盤７１の下面及び研磨定盤７２の上面は、いずれも平坦に形成されている。保持定盤７１の下面にはバックパッド１が貼付されており、研磨定盤７２の上面には被研磨物を研磨するための研磨布７５が貼付されている。保持定盤７１にバックパッド１を貼付するときは、剥離紙９を取り除いて感圧型粘着剤層８を露出させた後、露出した感圧型粘着剤層８を保持定盤７１の下面に接触させ押圧する。バックパッド１の保持面Ｐ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。研磨加工時には、被研磨物７８及び研磨布７５間に研磨粒子を含む研磨液を供給すると共に、保持定盤７１で被研磨物７８に圧力をかけながら研磨定盤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_０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_０側に出現する凹凸が除去されて略平坦な裏面Ｑが形成される。このため、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。また、スキン層４側をバフ処理していないことから、発泡３がスキン層４側で開口しないため、バックパッド１と被研磨物７８との接触面積を増大させることができる。従って、バックパッド１を片面研磨機７０の平坦な保持定盤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り、被研磨物７８を平坦に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、キャリア（型枠）を使用することなく大型の被研磨物、特に、大型のＦＰＤ用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のバフ処理された裏面Ｑ側に支持材７の支持面が溶剤可溶性のエラストマー系接着剤を使用した接着剤層６を介して貼り合わされている。ポリウレタンシート２と支持材７とを貼り合わせるときは、エラストマー系接着剤を溶剤に溶解させ、ポリウレタンシート２と支持材７とが重ね合わされる。このため、溶解したエラストマー系接着剤が裏面Ｑ側に開口している開口５に浸入するので、接着剤層６とポリウレタンシート２の裏面Ｑ側との接触面積が増大することから、ポリウレタンシート２及び支持材７を強固に貼り合わせることができる。これにより、研磨加工時に研磨液が発泡３を通じて接着剤層６に浸潤しても、ポリウレタンシート２が支持材７から剥離することが防止されるので、バックパッド１を長期間使用することができる。

更に、溶媒に溶解させたエラストマー系接着剤を介してポリウレタンシート２と支持材７とが平坦な治具間で重ね合わされるため、エラストマー系接着剤がポリウレタンシート２及び支持材７間で均等な厚さとなるように流動するので、ポリウレタンシート２の裏面Ｑと支持材７の支持面とを一定の間隔で貼り合わせることができる。このため、バックパッド１の全体の厚さが均一化されるので、被研磨物７８を略平坦に保持することができる。従って、研磨加工時には、略平坦に保持された被研磨物７８の加工表面が研磨加工されるので、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、接着剤層６に溶剤可溶性のエラストマー系接着剤が使用されており、ポリウレタンシート２に支持材７を接着剤層６を介して貼り合わせるときは、エラストマー系接着剤を溶剤に溶解させることで流動性が付与される。このため、熱や圧力の外部作用で流動性を示す感熱型接着剤や感圧型粘着剤を使用する場合と比較して、支持材７やポリウレタンシート２に変形や歪みが生じないので、バックパッド１全体の厚さバラツキを減少させることができる。また、ポリウレタンシート２の保持面Ｐが熱や圧力の履歴を受けないことから、平坦性に優れるスキン層４の表面性状が維持されるので、被研磨物保持性の低下を防止することができる。更に、接着材層６に使用したエラストマー系接着剤がゴム弾性を示す。このため、ゴム弾性を示さない接着剤を使用するとポリウレタンシート２の弾力性が低下するのに対して、ポリウレタンシート２の弾力性の低下が抑制されるので、ポリウレタンシート２と被研磨物とが密着して被研磨物を確実に保持することができる。

更にまた、本実施形態のバックパッド１では、支持材７の支持面の背面側に感圧型粘着剤層８を有している。バックパッド１を研磨機に装着するときは、支持材７と保持定盤７１とが感圧型粘着剤層８を介して貼り合わされる。支持材７にＰＥＴ製フィルムが使用されているため、支持材７が研磨液を浸透させないことから、研磨液が感圧型粘着剤層８に浸潤することがなく、支持材７の剥離が防止され支持材７及び保持定盤７１間が確実に固定される。従って、略平坦に保持した被研磨物７８の脱落を抑制することができる。

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、保持定盤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被研磨物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の厚さが略均一で、支持材７の変形等が生じることなく、バックパッド全体の厚さが均一化されているため、研磨加工時にバックパッド１に被研磨物７８を略平坦に保持することができ、保持定盤７１で略均等に被研磨物７８を押圧することができる。このため、被研磨物７８の加工表面が研磨定盤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。

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、研磨加工時に被研磨物を平坦に保持することができず、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発泡が開口するため、スキン層表面と被研磨物との接触面積が減少して被研磨物保持性が低下する。

また、図６（Ａ）に示すように、従来のバックパッド８１では、保持面Ｐの裏面側をバフ処理していないポリウレタンシート２_０及び支持材７が、感圧型粘着剤層８で貼り合わされている。このとき、ポリウレタンシート２_０の保持面Ｐの裏面側がバフ処理されていないため、ポリウレタンシート２_０の厚み斑が大きく、バックパッド８１の厚さにバラツキが生じる。また、図６（Ｂ）に示すように、保持面Ｐの裏面側をバフ処理したバックパッド８２の場合でも、ポリウレタンシート２と支持材７とを感圧型粘着材層８で貼り合わせると、開口５に侵入する粘着剤量が少なくなる。このため、研磨加工時に、研磨液が発泡３を通じて感圧型粘着剤層８に浸潤すると、ポリウレタンシート２の剥離が生じるので、被研磨物が脱落して研磨加工を継続することができなくなる。熱や圧力の外部作用で流動性を示す感熱型接着剤や感圧型粘着剤、または、加熱することで固化する熱硬化性樹脂系接着剤を使用する場合は、支持材７やポリウレタンシート２が熱や圧力の履歴を受けるので、変形や歪みが生じバックパッド全体の厚さバラツキを増加させることもある。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_０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、バフ処理前のポリウレタンシート２_０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_０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、支持材７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。このとき、不織布や織布等が研磨液等に浸潤することを考慮すれば、保持定盤７１に貼り合わせるための感圧型粘着剤層８に代えて熱溶融性や溶剤可溶性の接着剤を用いることが好ましい。このようにすれば、熱溶融性や溶剤可溶性の接着剤が不織布や織布等を構成する繊維の間隙に浸入するため、保持定盤７１にバックパッド１を確実に固定することができる。更に、本実施形態のバックパッド１では、支持材７、感圧型粘着剤層８及び剥離紙９をそれぞれ個別に例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基材となるＰＥＴ製フィルムの片面に感圧型粘着剤層８を有する粘着テープを使用することも可能である。この場合は、粘着テープの基材が支持材７の機能を果たす。

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が再生された面の反対面側をバフ処理すればよい。

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、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、成膜基材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。

また、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の裏面がバフ処理されるが、バフ処理量はポリウレタンシート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することができる。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_０の厚さバラツキは、標準偏差σ（詳細後述）が０．０１３６ｍｍであった。下表１に示すように、ポリウレタンシート２_０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のバックパッド１を製造した。接着剤層６には、クロロプレンゴムとフェノール樹脂とを主成分とするクロロプレンゴム系接着剤を使用した。クロロプレンゴム系接着剤は、溶剤のトルエンに３０重量％の濃度で溶解させた液状として使用した。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。

（比較例１）
表１に示すように、比較例１では、バフ処理を行わず、ポリウレタンシート及び支持材の接着に感圧型粘着剤を用いる以外は実施例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（図６（Ａ）参照）。

（比較例２）
表１に示すように、比較例２では、ポリウレタンシート及び支持材の貼り合わせに感圧型粘着剤を用いる以外は実施例１と同様にして比較例２のバックパッドを製造した（図６（Ｂ）参照）。

（評価）
次に、各実施例及び比較例のバックパッド１について、バフ処理後のポリウレタンシート２の厚さ、ポリウレタンシート２及び支持材７間の剥離強度を測定した。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。剥離強度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６７７２、「ビニルレザークロス」）に準拠して測定した。すなわち、ポリウレタンシート２及び支持材７を貼り合わせた試験片を作製し、試験片の一端のポリウレタンシート２及び支持材７をそれぞれ引張試験機の把持部に把持させて一定スピードで反対方向（試験片を一端から引き剥がす方向）に引っ張ることで測定した。引張スピードは、２００ｍｍ／ｍｉｎ．に設定した。また、バックパッド１を深さ約１００ｃｍの水槽（常温）の内底部に浸漬して４８時間放置後の剥離強度を同様に測定した。厚さ、バラツキ率及び剥離強度の測定結果を下表２に示した。なお、表２において、剥離強度の欄に示す不等号は、不等号のあとに示した各数値でフィルム破壊が生じたことを示している。

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０．０５７ｍｍ、バラツキ率が４．３％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平坦に保持することができず、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、研磨加工後の被研磨物の高度な平坦性を期待することはできない。また、剥離強度が０．３ｋｇ／１０ｍｍ程度のため、研磨加工中に研磨液等が浸潤すると、ポリウレタンシートと支持材とが剥離して被研磨物が脱落するおそれがある。また、バフ処理したポリウレタンシート２と支持材７とを感圧型粘着剤で貼り合わせた比較例２のバックパッドでは、ポリウレタンシート２の厚さバラツキは低減するものの、剥離強度は０．３６〜０．３８ｋｇ／１０ｍｍに過ぎない。これに対して、保持面Ｐの裏面Ｑ_０側をバフ処理した実施例１のポリウレタンシート２では、厚さの範囲Ｒが比較例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２．０％を示している。剥離強度についても、クロロプレンゴム系接着剤で貼り合わせた実施例１のバックパッド１では、初期で０．６３ｋｇ／１０ｍｍ以上、水槽に浸漬後でも浸漬前と変わらない優れた結果を示している。このとき、比較例１、比較例２のバックパッドでは、ポリウレタンシート及び支持材が貼り合わせた面で剥離したのに対し、実施例１のバックパッド１では、フィルム（ポリウレタンシート２、支持材７）の破壊が認められたことから、ポリウレタンシート２と支持材７とが、強固に貼り合わされていることが判った。このことから、裏面Ｑ_０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、ポリウレタンシート２及び支持材７を、エラストマー系接着剤を使用した接着剤層６を介して貼り合わせることで、バックパッド１全体の厚さを均一化することができると共に、研磨液が浸潤しても剥離強度を確保することができることが判明した。従って、ポリウレタンシート２を使用したバックパッド１では、ガラス基板等の被研磨物を略平坦に確実に保持することができ、長期間に亘りバックパッド１を使用することができる。

本発明は、軟質プラスチックシートと基材との剥離強度を確保可能で被研磨物を平坦に保持することができる保持パッドを提供するため、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）は圧接ローラに保持面を圧接したときのポリウレタンシート、（Ｃ）は裏面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。 ポリウレタンシート及び支持材を感圧型粘着剤で貼り合わせた従来のバックパッドを示す断面図であり、（Ａ）は裏面バフ処理しないポリウレタンシートを用いたバックパッド、（Ｂ）は裏面バフ処理したポリウレタンシートを用いたバックパッドをそれぞれ示す。

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（軟質プラスチックシート）
３ 発泡
５ 開口
６ 接着剤層
７ ＰＥＴフィルム（基材）
８ 感圧型粘着剤層

Claims (5)

1. 内部に発泡が形成され一面側が被研磨物に接触可能な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他面側に支持面が対向するように配置され前記支持面の背面側が被研磨物を保持するための定盤に固着される基材とを備えた保持パッドにおいて、前記軟質プラスチックシートの他面側は、該軟質プラスチックシートの厚さが一様となり、かつ、前記発泡が開口するようにバフ処理されており、前記軟質プラスチックシートの他面側と前記基材の支持面側とが溶剤に溶解することで流動性を示すエラストマー系の接着剤を介して貼り合わされているとともに、前記接着剤が前記軟質プラスチックシートの他面側で開口した発泡に浸入していることを特徴とする保持パッド。
2. 前記接着剤は、ゴム弾性を有することを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
3. 前記接着剤は、少なくともクロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、スチレンブタジエンゴム系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、アクリルゴム系、ウレタンゴム系の接着剤から選択される１種であることを特徴とする請求項２に記載の保持パッド。
4. 前記基材は、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種を材質とすることを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
5. 前記基材の支持面の背面側に、定盤に固着するための粘着材層を更に備えた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。

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