JP5004429B2

JP5004429B2 - 保持具

Info

Publication number: JP5004429B2
Application number: JP2005076232A
Authority: JP
Inventors: 秀則武田; 将人実谷
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: JP2006255827A

Description

本発明は保持具に係り、特に、内部に発泡が形成された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配置され被研磨物の横ずれを抑制するための枠材と、軟質プラスチックシートの他面側に配置され該軟質プラスチックシートを支持する支持材とを備え、軟質プラスチックシートの一面側で被研磨物を保持する保持具に関する。

従来、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が保持され、表面が平坦な研磨定盤に研磨布が固着されている。研磨加工時には、研磨粒子を含む研磨液を循環させつつ供給し、被研磨物に圧力をかけながら保持定盤及び研磨定盤を回転させることで被研磨物が研磨加工される。

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（ワックスレスパッド）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、保持パッド及び被研磨物間の粘着性や静摩擦が不十分なとき、すなわち、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。被研磨物の横ずれを抑制するため、被研磨物を挿入可能な開口が形成されたテンプレート（枠材）と保持パッドとを貼り合わせた保治具（テンプレートアセンブリ）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。テンプレートを使用した保持具では、テンプレートの開口に被研磨物を挿入して研磨加工が行われ、研磨加工後に被研磨物がテンプレートから取り外される。被研磨物の挿入及び取り外しを容易にするため、被研磨物とテンプレートとの間には、隙間（ギャップ）が形成されている。

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、内部に発泡が形成されており、表面には、内部の発泡より孔径の小さい微多孔が厚さ数μｍ程度に亘って形成された表面層（スキン層）を有している。微多孔が形成された表面層の表面が被研磨物との接触性に優れるため、表面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。

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ため、得られた軟質プラスチックシートでは表面層の表面の平坦性が損なわれ大きく波打った表面となる。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が平坦（均等）に接触しなくなり接触面積が小さくなるため、被研磨物保持性が低下する。軟質プラスチックシートの厚さバラツキを減少させるため、軟質プラスチックシートの製造後にその表面（スキン層側）がバフ処理されている。例えば、軟質プラスチックシートの表面層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２参照）。

実開昭５９−１８８１４７号公報特許第３１８７７６９号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、軟質プラスチックシートの厚さバラツキが表面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層側をバフ処理すると表面層が消失するため、被研磨物保持性が低下し、表面層を残したままでは厚さバラツキが解消されず表面層の表面を平坦化することはできない。このような軟質プラスチックシートを使用した保持パッドでは、特許文献１のテンプレートを使用した保持具に適用しても、被研磨物と軟質プラスチックシートとの間に隙間が形成されるため、研磨加工中に被研磨物の横ずれが生じる。被研磨物の横ずれにより被研磨物がテンプレートに当接してひずみや摩耗を生じさせるため、被研磨物の浮きが発生し、被研磨物がテンプレートから飛び出す、という問題がある。被研磨物がガラス基板等の場合には、飛び出したガラス基板等が破損するだけではなく、循環使用される研磨液中にガラスの破片が混入するため、この研磨液を使用して研磨加工されるガラス基板等までもキズつける悪循環を引き起こす。このような場合には、研磨液中に混入したガラス破片を全て取り除かなければならない、という問題が生じる。

本発明は上記事案に鑑み、枠材内に被研磨物を平坦かつ確実に保持することができる保持具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た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配置され被研磨物の横ずれを抑制するための枠材と、前記軟質プラスチックシートの他面側に配置され該軟質プラスチックシートを支持する支持材とを備え、前記軟質プラスチックシートの一面側で被研磨物を保持する保持具において、前記軟質プラスチックシートは、１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下の材質であり、前記一面側に湿式成膜で形成され前記発泡より孔径の小さく、前記発泡と通じた微多孔が形成されたスキン層を有し、前記発泡の前記スキン層側の大きさが前記他面側より小さく形成されており、前記他面側が該軟質プラスチックシートに加重１００ｇ／ｃｍ^２をかけたときの厚さの平均値に対する最大厚さと最小厚さとの差の百分率で表されるバラツキ率が３％以下となり、かつ、前記発泡が開孔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支持材の支持面側とが熱溶融性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孔した発泡に侵入していることを特徴とする。

本発明では、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バラツキ率が３％以下となるようにバフ処理され、一様な厚さの軟質プラスチックシートが支持材で支持されているため、スキン層がそのまま残されることから、被研磨物との接触面積の低下を防止し、スキン層の表面を平坦化することができ、軟質プラスチックシートの他面側で発泡が開孔するようにバフ処理され、熱溶融した接着剤が開孔した発泡に侵入しているため、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、軟質プラスチックシートおよび支持材が確実に接着され、研磨加工時に軟質プラスチックシートが支持材から剥離することを防止できると共に、軟質プラスチックシートを１００％モジュラス２０ＭＰａ以下の材質としたことで、軟質プラスチックシートの一面側を被研磨物の形状に合うように密着させることができ、微多孔が湿式成膜で形成され表面が平坦化されたスキン層に水等の液体を含ませることで、微多孔に浸入した液体の表面張力がスキン層及び被研磨物間に作用するので、被研磨物を平坦かつ確実に保持することができる。

この場合において、軟質プラスチックシートを１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下の材質とすれば、軟質プラスチックシートが被研磨物に密着し易くなり被研磨物保持性を向上させることができる。また、軟質プラスチックシートと枠材とを接着剤を介して接着してもよい。更に、支持材を、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種としてもよい。また、軟質プラスチックシートの他面側に、被研磨物保持用の定盤に固着するための粘着剤層を更に備えていてもよい。

本発明によれば、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バラツキ率が３％以下となるようにバフ処理され、一様な厚さの軟質プラスチックシートが支持材で支持されているため、スキン層がそのまま残されることから、被研磨物との接触面積の低下を防止し、スキン層の表面を平坦化することができ、軟質プラスチックシートの他面側で発泡が開孔するようにバフ処理され、熱溶融した接着剤が開孔した発泡に侵入しているため、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、軟質プラスチックシートおよび支持材が確実に接着され、研磨加工時に軟質プラスチックシートが支持材から剥離することを防止できると共に、軟質プラスチックシートを１００％モジュラス２０ＭＰａ以下の材質としたことで、軟質プラスチックシートの一面側を被研磨物の形状に合うように密着させることができ、微多孔が湿式成膜で形成され表面が平坦化されたスキン層に水等の液体を含ませることで、微多孔に浸入した液体の表面張力がスキン層及び被研磨物間に作用するので、被研磨物を平坦かつ確実に保持することができる、という効果を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る保持具の実施の形態について説明する。

（構成）
図１に示すように、本実施形態の保持具１は、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と、被研磨物の横ずれを抑制するための枠材としてのテンプレート４と、ポリウレタンシート２を支持する支持材７とを備えている。

ポリウレタンシート２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を湿式成膜して形成されており、被研磨物を保持可能な保持面Ｐ側にスキン層２ａ（表面層）、保持面Ｐの裏面側（スキン層２ａの下面側）にナップ層２ｂを有している。ナップ層２ｂ（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（図１の縦方向）に沿って丸みを帯びた断面略三角状の発泡３が形成されており、スキン層２ａには発泡３より孔径の小さい図示を省略した微多孔が形成されている。発泡３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２ａの微多孔より大きく発泡３より小さい孔径の図示しない発泡が形成されている。スキン層２ａの微多孔は発泡３及び図示しない発泡に通じており、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の裏面側は、ポリウレタンシート２の厚さが一様となるようにバフ処理されている（詳細後述）。このため、発泡３及び図示しない発泡の一部が保持面Ｐの裏面で開孔している。

テンプレート４は、ガラスエポキシ樹脂（ガラス繊維を含有するエポキシ樹脂）やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を主体とした材質でポリウレタンシート２と同じ大きさに形成されている。テンプレート４の略中央部には、被研磨物を挿入可能な開口が形成されている。テンプレート４は、ポリウレタンシート２の保持面Ｐ側に熱溶融性接着剤（感熱型接着剤）のホットメルト６ａを介して接着されている。ホットメルト６ａには、少なくともアクリル系、ニトリル系、ニトリルゴム系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系の熱可塑性接着剤から選択される一種が使用されている。ホットメルト６ａを熱溶融させることで、保持面Ｐとテンプレート４の接着面とがほぼ一定の間隔で接着されている。

また、支持材７は、保持面Ｐの裏面側（バフ処理された面側）に配置されており、保持面Ｐの裏面側と支持材７の一面（以下、支持面という。）側とが対向している。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及び支持材７は、熱溶融性接着剤のホットメルト６ｂを介して貼り合わされている。ホットメルト６ｂには、少なくともアクリル系、ニトリル系、ニトリルゴム系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系の熱可塑性接着剤から選択される一種が使用されている。ホットメルト６ｂは、熱溶融させることで発泡３の開孔部に侵入しており、保持面Ｐの裏面と支持材７の支持面とがほぼ一定の間隔で貼り合わされている。支持材７の他面側には、研磨機に保持具１を固着するための感圧型粘着剤８が配されている。感圧型粘着剤８には、例えば、アクリル系粘着剤やゴム系粘着剤等が使用されている。感圧型粘着剤８の表面（図１の最下面側）は剥離紙９で覆われている。

（保持具の製造）
保持具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、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分としポリウレタン樹脂を凝固再生させるための凝固液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２ａを構成する微多孔がほぼ一様に形成される。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ナップ層２ｂを構成する発泡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、スキン層２ａの微多孔を通じて脱溶媒することから、成膜基材４３側がスキン層２ａ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の裏面側がバフ処理される。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、厚さバラツキが解消され発泡３が開孔し、湿式成膜で微多孔が形成されたスキン層２ａがそのまま残される。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、裏面Ｑ側に支持材７をホットメルト６ｂを介して貼り合わせることで保持面Ｐが平坦となる。

次に、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、溶融温度が支持材７より低い熱溶融性接着剤のホットメルト６ｂを使用する。ホットメルト６ｂを支持材７側から加熱しながら、ポリウレタンシート２及び支持材７を表面が平坦な治具を用いて加圧処理する。このとき、加熱する温度をホットメルト６ｂの溶融（接着）温度以上に設定する。これにより、ホットメルト６ｂが溶融してポリウレタンシート２の開孔に侵入し、ポリウレタンシート２の裏面と支持材７の支持面とがほぼ一定の間隔で貼り合わされる。使用可能なホットメルト６ｂとしては、貼り合わせ時の加熱でポリウレタンシート２が変形する可能性があることを考慮すれば、溶融温度がポリウレタンシート２の融点より低い、例えば、８０〜１２０°Ｃの範囲にあるものが好ましい。次いで、支持材７の裏面側に感圧型粘着剤８を配し、感圧型粘着剤８の表面を剥離紙９で覆う。

図２に示すように、テンプレート貼合工程では、ポリウレタンシート２の保持面Ｐ側にテンプレート４を接着する。テンプレート４の接着には熱溶融性接着剤のホットメルト６ａを使用する。ホットメルト６ａをテンプレート４側から加熱しながら、テンプレート４及びポリウレタンシート２を表面が平坦な治具を用いて加圧処理する。このとき、加熱する温度をホットメルト６ａの溶融温度以上に設定する。テンプレート４が熱硬化性樹脂製のため、加熱でテンプレート４の変形等が生じることはない。これにより、ホットメルト６ａが溶融して保持面Ｐとテンプレート４の接着面とがほぼ一定の間隔で接着される。そして、裁断工程で円形、角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保持具１を完成させる。

被研磨物の研磨加工を行うときは、片面研磨機に保持具１を装着し、保持具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研磨定盤７１、下側に保持定盤７２を有している。研磨定盤７１の下面及び保持定盤７２の上面は、いずれも平坦に形成されている。研磨定盤７１の下面には被研磨物を研磨するための研磨布７５が貼付されており、保持定盤７２の上面には保持具１が貼付されている。保持定盤７２に保持具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８を露出させた後、露出した感圧型粘着剤８を保持定盤７２の上面に接触させ押圧する。テンプレート４の開口部の保持面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、スキン層２ａの微多孔に浸入した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により被研磨物７８が保持具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循環供給すると共に、被研磨物７８に圧力をかけながら研磨定盤７１及び保持定盤７２を回転させることで、被研磨物７８の上面（加工表面）が研磨加工される。

（作用）
次に、本実施形態の保持具１の作用等について説明する。

本実施形態の保持具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。このため、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。このため、ポリウレタンシート２の裏面側と支持材７とを貼り合わせることで、保持面Ｐ、すなわちスキン層２ａの表面を平坦化することができる。また、スキン層２ａ側をバフ処理しないため、スキン層２ａ側で発泡３が開孔せず湿式成膜で微多孔がほぼ一様に形成されたスキン層２ａがそのまま残されることから、保持具１と被研磨物７８との接触面積の低下を防止することができ、スキン層２ａをそのまま被研磨物の保持に使用することができる。スキン層２ａの微多孔に水を含ませることで、水の表面張力が保持面Ｐ及び被研磨物７８間に作用するので、平坦かつ確実に被研磨物７８を保持することができる。保持具１が被研磨物保持性に優れるため、研磨加工中に被研磨物７８がテンプレート４に当接せずテンプレート４のひずみや摩耗の発生を防止することができる。従って、被研磨物７８のテンプレート４からの飛び出しが防止されるので、被研磨物７８の破損等を防止することができる。更に、大型の被研磨物７８を該被研磨物より面積が小さい研磨布７５で研磨加工するときに、被研磨物７８全体に圧力がかからなくても、被研磨物７８が保持具１に確実に保持されるため、被研磨物７８の圧力がかからない部分の浮きを防止することができる。

また、本実施形態の保持具１では、テンプレート４とポリウレタンシート２とがホットメルト６ａで接着されている。このため、ホットメルト６ａを熱溶融させて平坦な治具を使用してテンプレート４及びポリウレタンシート２を加圧することで、ホットメルト６ａが略均等に流動してテンプレート４の接着面及びポリウレタンシート２の保持面Ｐがほぼ一定の間隔で接着される。バフ処理で厚さバラツキが解消されたポリウレタンシート２の平坦な保持面Ｐにほぼ一定の間隔でテンプレート４が接着されるため、テンプレート４の表面側（非接着面側）が略平坦となる。このため、被研磨物を研磨加工するときに、テンプレート４が研磨布と接触せず研磨加工の障害となることを防止することができる。また、ポリウレタンシート２にテンプレート４を接着するときにはテンプレート４側から加熱される。このため、ポリウレタンシート２が直接加熱されず変形等を防止することができる。テンプレート４は熱硬化性樹脂を主体とした材質のため、加熱しても熱変形が生じない。

更に、本実施形態の保持具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の保持面Ｐが被研磨物７８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７２に貼付した保持具１に被研磨物７８を押し付けることで、被研磨物保持性を向上させることができる。

また更に、本実施形態の保持具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がホットメルト６ｂ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、ホットメルト６ｂの溶融温度以上の温度で加熱しながら加圧処理が行われる。このため、溶融したホットメルト６ｂが裏面Ｑで開孔している発泡３に侵入してホットメルト６ｂ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。これにより、ポリウレタンシート２及び支持材７が確実に接着されるので、研磨加工時にポリウレタンシート２が支持材７から剥離することを防止することができる。更に、溶融させたホットメルト６ｂを介してポリウレタンシート２と支持材７とが平坦な治具で加圧処理されるため、ホットメルト６ｂが略均等に流動することから、ポリウレタンシート２の裏面Ｑと支持材７の支持面とをほぼ一定の間隔で貼り合わせることができる。これにより、保持具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。

更にまた、本実施形態の保持具１では、溶融温度が支持材７より低いホットメルト６ｂが使用されており、ポリウレタンシート２に支持材７をホットメルト６ｂを介して貼り合わせるときは、支持材７側から加熱される。このため、加熱で支持材７に変形や歪みが生じないので、保持具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側を直接加熱することがないので、保持面Ｐに熱履歴を受けさせず被研磨物保持性の低下を防止することができる。

また、本実施形態の保持具１では、支持材７の裏面側に感圧型粘着剤８を有している。保持具１を研磨機に装着するときは、保持具１と保持定盤７２とが感圧型粘着剤８を介して貼り合わされる。このため、保持具１を保持定盤７２方向へ押圧することで容易かつ確実に保持具１を保持定盤７２に固定することができる。

従来ポリウレタンシート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スキン層を通じ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保持具では、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スキン層側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孔するため、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、従来の保持具では、被研磨物保持性が不十分なため、研磨加工中に被研磨物の横ずれが生じてテンプレートに当接する。このため、テンプレートのひずみや摩耗が発生することから、被研磨物の浮きが生じたり被研磨物がテンプレートから飛び出したりする。被研磨物の浮きや飛び出しが生じると、被研磨物が破損等することがあるため、研磨加工できなくなる。特に、被研磨物がガラス基板の場合は、破損したガラス基板のガラス片が研磨液に混入するため、研磨液を循環使用すると、別のガラス基板を破損することとなり悪循環が生じる。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具である。

なお、本実施形態の保持具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、本実施形態の保持具１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２ａを有するポリウレタンシート２を作製することができる。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、本実施形態の保持具１では、テンプレート４とポリウレタンシート２との接着にホットメルト６ａ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、ＰＥＴ製フィルム等の基材の両面にホットメルト６ａを塗布した両面テープを使用することも可能である。このようにすれば、テンプレート４とポリウレタンシート２との接着作業を簡略化することができる。

また更に、本実施形態の保持具１では、ホットメルト６ｂ、支持材７、感圧型粘着剤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製フィルムの両面にそれぞれホットメルト６ｂ、感圧型粘着剤８を有する両面テープを使用することも可能である。この場合は、両面テープの基材が支持材７の機能を果たす。更に、本実施形態の保持具１では、ホットメルト６ａ、６ｂをそれぞれ示したが、同じ熱溶融性接着剤を用いてもよく、また、例えば、アクリル系やゴム系の感圧型粘着剤を用いても本発明の効果に変わりがないことを確認している。また、本実施形態の保持具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。

更にまた、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。この場合は、ポリウレタン樹脂の凝固再生後に成膜基材４３からポリウレタンシート２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背面側をバフ処理すればよい。

更に、本実施形態では、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。また、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保持具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保持具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。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ポリウレタンシートをバフ処理し実施例１の保持具１を製造した。ホットメルト６ａ、６ｂには、接着温度が８０〜１００°Ｃのニトリル系熱可塑性接着剤を使用した。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。

（実施例２）
実施例２では、バフ処理量を０．３３ｍｍとする以外は実施例１と同様にして実施例２の保持具１を製造した。

（比較例１）
比較例１では、ポリウレタンシートのスキン層側をバフ処理量０．２０ｍｍとしてバフ処理する以外は実施例１と同様にして比較例１の保持具を製造した。すなわち、比較例１は従来の保持具である。

（評価）
次に、各実施例及び比較例で製造したポリウレタンシート２について、バフ処理後の厚さ及び被研磨物保持性を測定した。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。被研磨物保持性は、以下の方法で測定した。図６に示すように、ポリウレタンシート２を表面が略平坦な定盤８１に貼付し、保持面Ｐに水をスプレで吹き付けた後、表面の水をワイパで軽く除く。次に、ポリウレタンシート２上に縦１０ｃｍ×横１０ｃｍのガラス板８２を置き、ガラス板８２に８０ｇ／ｃｍ^２の荷重がかかるようにおもり８３を載せる。１分後、おもり８３を外し、ガラス板８２を横（水平）方向（矢印Ａ方向）に引っ張り、ガラス板８２がずれるときの引張力のピーク値（最大値）を測定した。測定は５回行い、平均値を算出して被研磨物保持性を評価した。厚さ、バラツキ率及び被研磨物保持性の測定結果を下表１に示した。なお、表１において、保持性は被研磨物保持性を示している。また、表１には、湿式成膜後バフ処理前のポリウレタンシートについての厚さの測定結果を併記する。

表１に示すように、湿式成膜後バフ処理前のポリウレタンシートの厚さバラツキは、標準偏差σが０．０１４ｍｍ、厚さの範囲Ｒが０．０６０ｍｍ、バラツキ率が５．８％であった。スキン層側をバフ処理し、裏面側を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０．０２３ｍｍ、バラツキ率が２．９％を示しており、湿式成膜時のポリウレタンシートの厚さバラツキは低減しているものの、保持性は１２．０Ｎと低い数値を示している。これは、スキン層側をバフ処理することでスキン層が除去されて内部の発泡が開孔し、ポリウレタンシートとガラス基板等の被研磨物との接触面積が減少したためと考えられる。このため、比較例１のポリウレタンシートを保持具に使用しても研磨加工中にガラス基板等の横ずれが生じるため、テンプレートのひずみや摩耗を引き起こし、ガラス基板等が飛び出して破損するおそれがある。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及び実施例２のポリウレタンシート２では、厚さの範囲Ｒが０．０２３ｍｍ及び０．０２１ｍｍ、バラツキ率が２．９％及び３．０％を示しており、ポリウレタンシートの厚さバラツキが低減している。これに加えて、実施例１、実施例２のポリウレタンシート２では、保持性が６９７Ｎ、７２４Ｎを示し、比較例１のポリウレタンシートより優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てスキン層２ａの表面を平坦化することができ、湿式成膜で微多孔が形成されたスキン層２ａをそのまま使用することで、被研磨物の保持性も良好となることが明らかとなった。このポリウレタンシート２を使用した保持具１では、ガラス基板等を平坦かつ確実に保持することができ、研磨加工で表面を高精度に平坦化することが期待できる。

本発明は枠材内に被研磨物を平坦かつ確実に保持することができる保持具を提供するため、保持具の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

本発明に係る実施形態の保持具を示す断面図である。保持具の製造工程を示す工程図である。保持具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）は圧接ローラに圧接したときのポリウレタンシート、（Ｃ）はバフ処理後のポリウレタンシートをそれぞれ示す。保持具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の被研磨物保持性を評価するときのポリウレタンシート及び被研磨物の位置関係を模式的に示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。

符号の説明

Ｐ保持面
Ｑ裏面
１保持具
２ポリウレタンシート（軟質プラスチックシート）
２ａスキン層（微多孔性表面層）
２ｂナップ層
３発泡
４テンプレート（枠材）
７支持材
６５圧接ローラ

Claims

内部に発泡が形成された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配置され被研磨物の横ずれを抑制するための枠材と、前記軟質プラスチックシートの他面側に配置され該軟質プラスチックシートを支持する支持材とを備え、前記軟質プラスチックシートの一面側で被研磨物を保持する保持具において、前記軟質プラスチックシートは、１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下の材質であり、前記一面側に湿式成膜で形成され前記発泡より孔径の小さく、前記発泡と通じた微多孔が形成されたスキン層を有し、前記発泡の前記スキン層側の大きさが前記他面側より小さく形成されており、前記他面側が該軟質プラスチックシートに加重１００ｇ／ｃｍ^２をかけたときの厚さの平均値に対する最大厚さと最小厚さとの差の百分率で表されるバラツキ率が３％以下となり、かつ、前記発泡が前記他面側で開孔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支持材の支持面側とが熱溶融性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孔した発泡に侵入していることを特徴とする保持具。
前記軟質プラスチックシートと前記枠材とが接着剤を介して接着されていることを特徴とする請求項１に記載の保持具。
前記支持材は、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種であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保持具。
前記軟質プラスチックシートの他面側に、被研磨物保持用の定盤に固着するための粘着剤層を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の保持具。