JP5143151B2 - 研磨加工方法 - Google Patents

Description

本発明は研磨加工方法に係り、特に、一面側に配されたスキン層と、スキン層より内側に配され発泡が連続して形成された発泡層とを有し、他面側が第１の定盤に固着され一面側に被研磨物を当接させて第１の定盤に被研磨物を保持するための軟質プラスチックシートを用いて被研磨物を研磨加工する研磨加工方法に関する。

従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（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、研磨加工には、被研磨物の両面を同時に研磨する両面研磨機、又は、片面ずつ研磨する片面研磨機が使用されている。両面研磨機では、表面が平坦な上下定盤にそれぞれ貼着した研磨布に被研磨物の両面を当接させ研磨粒子等を含む研磨液を供給しながら研磨加工が行われる。一方、片面研磨機では、表面が平坦な加圧定盤に被研磨物の一面側を保持させ、表面が平坦な回転定盤に貼着した研磨布に被研磨物の他面（加工表面）を当接させて研磨液を供給しながら研磨加工が行われる。

片面研磨機を使用した研磨加工では、加圧定盤に被研磨物を保持するために、通常、被研磨物及び加圧定盤間に軟質クロス等の保持パッドを介在させているが、保持パッドの被研磨物保持性が不十分なため、研磨加工中に被研磨物が移動してしまい加工表面の平坦性が損なわれる。被研磨物の移動を防止するため、型枠（テンプレート）等に被研磨物を挿入して研磨加工が行われる。この場合には、研磨加工後に型枠から被研磨物が取り外されるが、被研磨物、特に液晶ディスプレイ用のガラス基板が大型化しており、例えば、板厚１ｍｍ、外寸１．５×１．８ｍの大型のガラス基板が研磨加工されるため、型枠を用いることなく被研磨物を保持することができる大型の保持パッドが求められている。

一般に、保持パッドには、スキン層と、発泡が連続して形成された発泡層とを有する軟質プラスチックシートが使用されている。この軟質プラスチックシートは、軟質プラスチック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）で製造される。凝固再生に伴い軟質プラスチックシートの表面には緻密なスキン層が形成され、スキン層より内側には発泡層が形成される。緻密なスキン層の表面は、平坦性及び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。通常、加圧定盤に被研磨物を保持するためには、加圧定盤にスキン層の反対面側を固着した軟質プラスチックシートのスキン層に少量の水を介して被研磨物を当接する。これにより、水の表面張力を利用して加圧定盤に被研磨物が保持される。

ところが、被研磨物を保持するときにスキン層表面及び被研磨物間にエアの咬み込みを生じることがある。スキン層表面が緻密であり、スキン層表面及び被研磨物間に介在する水が咬み込まれたエアの軟質プラスチックシート側への移動を阻害するため、エアがスキン層表面及び被研磨物間に貯留する。エアが貯留したまま研磨加工を行うと、エアの貯留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（エア貯留部分が被研磨物に転写され）て平坦性を損なうこととなる。スキン層表面及び被研磨物間のエアの咬み込みを低減するため、軟質プラスチックシートの表面に粘着性樹脂層を積層し該粘着性樹脂層の表面に凹凸を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３５５７５５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、粘着性樹脂層表面に形成された凹凸を利用して軟質プラスチックシート及び被研磨物間に咬み込まれたエアを分散させることはできるものの、エアの咬み込み量が大きくなると軟質プラスチックシート及び被研磨物間からエアを除去することが難しくなる。このため、軟質プラスチックシート及び被研磨物間に貯留したエアの分、被研磨物の加工表面側が凸状となるので、研磨加工時に当該凸状の部分に相当する被研磨物の箇所が過度に研磨されて平坦性を損なうおそれがある。特に、上述した大型の被研磨物ではエアの咬み込み量が大きくなりやすいため、エアが貯留して定盤に被研磨物が平坦に保持されなくなることから研磨加工時に被研磨物の平坦性を確保することが困難となる。

本発明は上記事案に鑑み、被研磨物を平坦に保持して研磨加工時に保持した被研磨物の平坦性を確保することができる研磨加工方法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、一面側に配されたスキン層と、前記スキン層より内側に配され発泡が連続して形成された発泡層とを有し、他面側が第１の定盤に固着され前記一面側に被研磨物を当接させて前記第１の定盤に前記被研磨物を保持するための軟質プラスチックシートを用いて前記被研磨物を研磨加工する研磨加工方法であって、前記被研磨物との間に咬み込まれたエアの入り込みを許容し０．０５ｍｍ以下の孔径を有する多孔が前記軟質プラスチックシート作製用の軟質プラスチック溶液に添加された孔形成剤により前記スキン層の表面に形成され、該多孔が前記発泡層に形成された発泡と連通した軟質プラスチックシートと、前記発泡層側に支持層を介して貼り合わされた両面テープとを備えたバックパッドを、前記発泡層側に貼り合わされた両面粘着テープで前記第１の定盤に装着する装着ステップと、前記装着ステップで装着されたバックパッドを構成する軟質プラスチックシートの前記スキン層側に水を介して前記被研磨物の一面側を当接させ、該被研磨物を前記第１の定盤側に押圧し保持させる保持ステップと、前記保持ステップで保持された被研磨物の他面側を、前記第１の定盤と対向配置された第２の定盤に装着された研磨パッドにより、加圧しながら研磨加工する研磨加工ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明では、被研磨物との間に咬み込まれたエアの入り込みを許容し０．０５ｍｍ以下の孔径を有する多孔が軟質プラスチックシート作製用の軟質プラスチック溶液に添加された孔形成剤により軟質プラスチックシートのスキン層の表面に形成されており、該多孔が発泡層に連続して形成された発泡と連通しているため、保持ステップでスキン層側に水を介して被研磨物の一面側を当接させるときにスキン層および被研磨物間にエアの咬み込みが生じても、被研磨物を第１の定盤側に押圧することで多孔を通じて発泡にエアが収容されることから、被研磨物がスキン層に略平坦に当接して第１の定盤に保持されるので、研磨加工ステップで加圧しながら研磨加工することで被研磨物の平坦性を確保することができる。

この場合において、保持ステップでは、スキン層および被研磨物間に咬み込まれたエアが発泡層に形成された発泡内に収容されるように被研磨物を押圧することが好ましい。軟質プラスチックシートの発泡層側が、軟質プラスチックシートの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理されていてもよい。また、孔形成剤が軟質プラスチック溶液に可溶性であり、水に難溶性又は不溶性であることが好ましい。このような研磨加工方法では、被研磨物として液晶ディスプレイ用ガラス基板を用いることができる。

本発明によれば、被研磨物との間に咬み込まれたエアの入り込みを許容し０．０５ｍｍ以下の孔径を有する多孔が軟質プラスチックシート作製用の軟質プラスチック溶液に添加された孔形成剤により軟質プラスチックシートのスキン層の表面に形成されており、該多孔が発泡層に連続して形成された発泡と連通しているため、保持ステップでスキン層側に水を介して被研磨物の一面側を当接させるときにスキン層および被研磨物間にエアの咬み込みが生じても、被研磨物を第１の定盤側に押圧することで多孔を通じて発泡にエアが収容されることから、被研磨物がスキン層に略平坦に当接して第１の定盤に保持されるので、研磨加工ステップで加圧しながら研磨加工することで被研磨物の平坦性を確保することができる、という効果を得ることができる。

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）は成膜基材に凝固再生し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。 バックパッドを固着した片面研磨機の被研磨物を保持した部分を示す断面図である。 バックパッド及び被研磨物間のエア貯留を評価するときのバックパッド及び被研磨物の位置関係を模式的に示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。 バックパッド表面の電子顕微鏡写真であって、（Ａ）はセルロース誘導体０．２部を添加した実施例１のバックパッド表面、（Ｂ）はセルロース誘導体を２．０部添加した実施例２のバックパッド表面、（Ｃ）はセルロース誘導体を添加していない比較例１のバックパッド表面をそれぞれ示す。 バックパッドにガラス板を載せおもりで荷重をかけたときのエア貯留の様子を模式的に示す説明図であり、（Ａ）はセルロース誘導体を添加したポリウレタンシートを用いたバックパッドでの様子、（Ｂ）はセルロース誘導体を添加しないポリウレタンシートを用いたバックパッドでの様子をそれぞれ示す。

以下、図面を参照して、本発明を、バックパッドで定盤に保持させた被研磨物の研磨加工に適用した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、バックパッド１は、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４を備えている。ポリウレタンシート４は、被研磨物に当接する保持面Ｐ側に、図示しない緻密な微多孔が形成されたスキン層４ａを有しており、スキン層４ａの保持面Ｐと反対側（内側）には、ナップ層４ｂ（発泡層）を有している。ナップ層４ｂには、ポリウレタンシート４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が連続して形成されている。発泡３の空間体積は、スキン層４ａに形成された図示しない微多孔より大きく、保持面Ｐ側の大きさが保持面Ｐの反対面側より小さく形成されている。発泡３は、該発泡３の空間体積の平均直径より小さい図示を省略した連通孔で立体網目状に連通している。ポリウレタンシート４は、保持面Ｐの反対面側が、ポリウレタンシート４の厚さ（図１の縦方向の長さ）がほぼ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の一部が反対面側の表面で開口している。

ポリウレタンシート４の保持面Ｐ（スキン層４ａの表面）には、ナップ層４ｂに形成された発泡３と連通する多孔２が形成されている。多孔２の孔径は、スキン層４ａに形成された微多孔より大きく、発泡３より小さく形成されている。多孔２及び発泡３を連通する連通孔の孔径は、スキン層４ａの微多孔の孔径より大きく形成されている。この多孔２は、後述するポリウレタンシート４の成膜時にポリウレタン樹脂溶液に添加された孔形成剤で形成される。多孔２のスキン層４ａ表面での孔径は、０．０５ｍｍ以下に設定されている。

また、バックパッド１は、保持面Ｐの反対面側（バフ処理された面側）に、ポリウレタンシート４を支持する支持層６を有している。支持層６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。支持層６の下面側には、他面側（最下面側）に剥離紙８を有し研磨機にバックパッド１を固着するための両面テープ７（両面粘着テープ）が貼り合わされている。

（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。）、添加剤及び孔形成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）を制御するため、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。

また、孔形成剤としては、ポリウレタン樹脂溶解用のＤＭＦに可溶性であり、水に難溶性又は不溶性のセルロース誘導体を所定量添加する。セルロース誘導体には、少なくともエステル系誘導体、エーテル系誘導体、エーテルエステル系誘導体及び芳香族含有誘導体から選択される１種を使用することができる。エステル系誘導体には、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースバレレート、セルロースアセテートブチレート等を挙げることができる。エーテル系誘導体には、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等を挙げることができる。エーテルエステル系誘導体には、アセチルエチルセルロース、アセトキシプロピルセルロース等を挙げることができる。このセルロース誘導体の添加量は、スキン層４ａ表面での多孔２の孔径が０．０５ｍｍ以下となるように設定する。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４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、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を有している。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の表面でポリウレタン樹脂溶液４５のＤＭＦと凝固液２５との置換が進行して緻密な微多孔が形成される。この微多孔は厚さ数μｍ程度に形成されスキン層４ａを構成する。その後、スキン層４ａ及び成膜基材４３間の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の片面に凝固再生される。ＤＭＦの脱溶媒による凝固液２５との置換に伴い、スキン層４ａの内側には発泡３、及び、発泡３を立体網目状に連通する連通孔が形成されてナップ層４ｂを構成する。また、脱溶媒時に、ポリウレタン樹脂溶液４５に添加されているセルロース誘導体で多孔２が形成され、多孔２及び発泡３を連通する連通孔が形成される。発泡３は、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（スキン層４ａ側）で脱溶媒が生じて成膜基材４３側が表面側より大きく形成される。

ここで、多孔２の形成について説明すると、ポリウレタン樹脂溶液４５中では、セルロース誘導体及びポリウレタン樹脂の相溶性が乏しいため、２相分離していると考えられる。その上、ポリウレタン樹脂の凝固再生時には、セルロース誘導体及びポリウレタン樹脂の凝固液２５中での凝固特性が異なるため、収縮量に差が生じ、また、相溶性が乏しいことから、セルロース誘導体及びポリウレタン樹脂間の界面接合力が小さくなり脱離的現象も生じるので、多孔２が形成されると考えられる。このため、多孔２はスキン層４ａの微多孔より大きくナップ層４ｂの発泡３より小さくなり、多孔２及び発泡３を連通する連通孔の孔径は微多孔の孔径より大きくなる。

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。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（ポリウレタンシート４）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４の保持面Ｐの反対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４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４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の反対面Ｑ側に凹凸が出現する。反対面Ｑ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４が帯状のため、保持面Ｐに圧接ローラ６５を圧接しながら、反対面Ｑ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、反対面Ｑ側がバフ処理されて略平坦な反対面Ｑ’が形成されたポリウレタンシート４は、厚さのバラツキが解消される。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及び反対面Ｑ’を平坦に示しているが、ポリウレタンシート４の単体では両面共にポリウレタンシート４の厚さが一様となる凹凸を呈しており、支持層６を貼り合わせること又は研磨機に装着することで保持面Ｐが略平坦となる。

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４の反対面Ｑ’側にＰＥＴ製フィルムの支持層６を貼り合わせる。支持層６の裏面側には、他面側に剥離紙８が貼付された両面テープ７を貼り合わせる。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、片面研磨機の加圧定盤にバックパッド１を固着し、バックパッド１に被研磨物を当接させ保持させる。図５に示すように、片面研磨機７０は、上側には研磨加工時に被研磨物を押圧する加圧定盤７１、下側には回転可能な回転定盤７２を有している。加圧定盤７１の下面及び回転定盤７２の上面は、いずれも平坦に形成されている。回転定盤７２の上面には被研磨物を研磨する研磨布７５が貼着されている。加圧定盤７１に被研磨物７８を装着するときは、まず、加圧定盤７１の下面に両面テープ７を介してバックパッド１を貼着する。被研磨物７８のズレを防止するため、バックパッド１の表面（保持面Ｐ）にガラスエポキシ製、ベークライト製等で略中央部に被研磨物７８を挿入可能な開口が形成されたテンプレート７６を貼着する。テンプレート７６の開口部で露出したバックパッド１のスキン層４ａに適量の水を含ませ被研磨物７８を当接させる。その後、被研磨物７８を加圧定盤７１方向に略均等に押圧する。これにより、スキン層４ａ及び被研磨物７８間に咬み込まれたエアがナップ層４ｂの発泡３と連通した多孔２を通じて発泡３に収容される。被研磨物７８は、スキン層４ａ及び被研磨物７８間にエアが貯留することなく水の表面張力及びポリウレタンシート４のポリウレタン樹脂の粘着性でバックパッド１に略平坦に保持される。加圧定盤７１で被研磨物７８を下方に加圧しながら回転定盤７２を回転させることで、被研磨物７８の下面（加工表面）が研磨布７５で研磨加工される。

（作用）
次に、本実施形態のバックパッド１を用いた研磨加工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４の保持面Ｐにナップ層４ｂの発泡３と連通する多孔２が形成されている。このため、片面研磨機７０に固着したバックパッド１のスキン層４ａに水を含ませて被研磨物７８を押圧したときに、弾性を有するポリウレタンシート４が変形しナップ層４ｂの発泡３が変形する。これにより、スキン層４ａ及び被研磨物７８間にエアの咬み込みが生じても、発泡３と連通した多孔２を通じて発泡３にエアが収容されるので、スキン層４ａ及び被研磨物７８間でのエアの貯留を防止することができる。このとき、スキン層４ａ及び被研磨物７８間には水が介在しているため、スキン層４ａの微多孔にはエアが入り込むことができないが、多孔２では孔径が微多孔より大きいため、エアが入り込むことができる。従って、スキン層４ａ及び被研磨物７８間にエアが貯留することなく加圧定盤７１に被研磨物７８を略平坦に保持することができるため、研磨加工時に被研磨物７８を略均等に押圧することができ、被研磨物７８の加工表面が研磨布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。

また、本実施形態のバックパッド１では、ナップ層４ｂに形成された発泡３の空間体積が多孔２より大きいため、スキン層４ａ及び被研磨物７８間に咬み込まれたエアを確実に収容することができる。また、多孔２及び発泡３を連通する連通孔の孔径が、スキン層４ａの微多孔の孔径より大きいため、エアを円滑に収容することができる。更に、発泡３は連通孔で立体網目状に連通しているため、エアの咬み込み量が大きくてもナップ層４ｂに形成された発泡３の全体でエアを収容することができる。

更に、多孔２の孔径が０．０５ｍｍを超えると、スキン層４ａ表面（保持面Ｐ）及び被研磨物７８の接触面積が減少して被研磨物保持性が低下する。本実施形態のバックパッド１では、多孔２の孔径が０．０５ｍｍ以下に設定されている。このため、被研磨物７８表面とスキン層４ａ表面との接触面積（接触性）を確保することができる。従って、被研磨物７８を確実に保持することができる。

また更に、本実施形態では、ポリウレタンシート４の製造時にポリウレタン樹脂溶液４５にＤＭＦ可溶性で水に難溶性又は不溶性のセルロース誘導体が添加される。このため、ポリウレタン樹脂の凝固再生時にＤＭＦの脱溶媒に伴いセルロース誘導体で多孔２が形成される。これにより、製造工程を複雑化することなくバックパッド１に多孔２を容易に形成することができる。

更にまた、本実施形態のバックパッド１では、ポリウレタンシート４は、保持面Ｐの反対面Ｑ側がバフ処理されている。このため、表面が平坦性を有するスキン層４ａを減少させることなくポリウレタンシート４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。バックパッド１を片面研磨機７０の平坦な加圧定盤７１に貼着することで、保持面Ｐ、すなわちスキン層４ａの表面全体が略平坦となる。従って、バックパッド１に被研磨物７８が略平坦に保持されるため、研磨加工時に被研磨物７８の平坦性を向上させることができる。

また、本実施形態のバックパッド１では、バフ処理された反対面Ｑ’側にＰＥＴ製フィルムの支持層６が貼り合わされている。このため、柔軟なポリウレタンシート４が支持層６に支持されるので、バックパッド１の搬送時や片面研磨機７０への装着時の取り扱いを容易にすることができる。

従来バックパッドでは、ポリウレタン樹脂の凝固再生初期に形成される表面のスキン層に被研磨物を当接して保持するが、スキン層が被研磨物に当接するときにエアの咬み込みが生じる。このエアがスキン層及び被研磨物間に貯留するため、被研磨物を平坦に保持することができなくなり、エアが貯留している部分で被研磨物の加工表面が凸状を呈するので、その凸状の部分に相当する被研磨物の箇所が過度に研磨されて平坦性が損なわれる。バックパッドの表面に粘着性樹脂を積層し粘着性樹脂表面に凹凸を形成することでエアを分散させることはできるが、製造工程が複雑となる上、エアの咬み込み量が大きくなるとエアがスキン層及び被研磨物間に貯留する。また、スキン層には緻密な微多孔が形成されており、スキン層とナップ層とがつながっているものの、被研磨物を保持するときには水を使用するため、緻密な微多孔が水で塞がれるので、エアが貯留したままとなる。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、多孔２を形成させる孔形成剤としてセルロース誘導体を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポリウレタン樹脂の溶解に使用する有機溶媒に可溶性であり、凝固液に用いられる水に難溶性又は不溶性のものであればよい。このような孔形成剤としてはセルロース誘導体以外に、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニリデン／塩化ビニル共重合体、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等の高分子化合物を挙げることができる。また、これらの高分子化合物や上述したセルロース誘導体の２種以上を混合して使用してもよい。

また、本実施形態では、片面研磨機７０に被研磨物７８を装着するときにテンプレート７６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い。多孔２の孔径を被研磨物７８の大きさに適するように調整することで、テンプレート７６を使用することなく大型の被研磨物でも保持することができる。多孔２の孔径は、ポリウレタン樹脂溶液４５に添加するセルロース誘導体の添加量を変えることで調整することができる。

更に、本実施形態では、バックパッド１を片面研磨機７０の上側の加圧定盤７１に貼着しスキン層４ａが被研磨物７８の上面に当接する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、下側の定盤にバックパッド１を貼着し被研磨物７８の下面に当接するようにしてもよい。このようにすれば、バックパッド１のスキン層４ａに含ませた水の表面張力で被研磨物７８が吸い付けられるため、被研磨物７８を外力で押圧することなく被研磨物の自重（常圧）で定盤に被研磨物７８を保持することができる。

また更に、本実施形態のバックパッド１では、支持層６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。また、ＰＥＴ製フィルム等の支持層６を貼り合わせることなく、ポリウレタンシート４を単体で加圧定盤７１に貼着するようにしてもよい。更に、バックパッド１では、保持面Ｐの反対面側に両面テープ７を有する例を示したが、定盤にバックパッド１を貼着するときに貼り合わせてもよい。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４のバフ処理された面（反対面Ｑ’）側で発泡３が開口している例を示したが、成膜時の厚さバラツキが小さくなれば、バフ処理で除去する厚さを小さくすることができるため、発泡３が必ずしも開口することはない。

更にまた、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を圧接させながら反対面Ｑ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、ポリウレタンシート４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反対面Ｑ側をバフ処理してもよい。

また、本実施形態では、ポリウレタンシート４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、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４の厚さ等により適宜変更してもよい。

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。セルロース誘導体としてセルロースアセテートブチレートを、ポリウレタン樹脂を３０％含むＤＭＦ溶液１００部に対して０．２部添加した。更に、粘度調整用のＤＭＦの５０部、顔料のカーボンブラックを３０％含むＤＭＦ分散液の２０部を混合してポリウレタン樹脂溶液４５を調製した。このとき、セルロースアセテートブチレートは固形物（固体）であるので、均一に混合させるために予め少量の粘度調整用のＤＭＦで溶解して添加した。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。ポリウレタンシート４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。

（実施例２）
実施例２では、セルロースアセテートブチレートの添加量をポリウレタン樹脂のＤＭＦ溶液１００部に対して２．０部とする以外は実施例１と同様にした。

（比較例１）
比較例１では、セルロース誘導体を添加しない以外は実施例１と同様にして比較例１のバックパッドを製造した。

（評価）
次に、実施例及び比較例のバックパッドについて、多孔２の孔径をスキン層４ａ表面の電子顕微鏡観察により測定し平均孔径を算出した。エア貯留の有無は、以下の方法で測定した。図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、直径６６０ｍｍに裁断したバックパッド１を表面が略平坦な定盤８１に貼着し、バックパッド１の表面（保持面Ｐ）に水を霧吹きで吹き付けた後、表面の水をワイパで軽く除く。次に、バックパッド１上に縦３７０ｍｍ×横４７０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ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。おもり８３を載せてから１分後及び５分後におもり８３を取り除き、エア貯留の有無を目視にて判定した。平均孔径及びエア貯留の有無の測定結果を下表１に示した。

表１に示すように、セルロースアセテートブチレートを添加していない比較例１のバックパッドでは、スキン層表面に多孔が認められず、スキン層及びガラス板８２間にエアの貯留が認められた。このため、比較例１のバックパッドに保持したガラス板８２を研磨加工すると、エア貯留部分で研磨加工が過度に進むので、研磨加工後の高度な平坦性を期待することはできない。これに対して、セルロースアセテートブチレートを添加した実施例１、実施例２のバックパッド１では、それぞれスキン層４ａ表面に孔径０．５〜２μｍ、１〜１０μｍの多孔２が形成されていた。多孔２の平均孔径は、実施例１では０．９μｍ、実施例２では４．２μｍであった。また、スキン層４ａ及びガラス板８２間には１分後、５分後のいずれでもエア貯留が認められなかった。更に、ナップ層４ｂの発泡３に収容されたエアは時間が経過してもスキン層４ａ及びガラス板８２間に戻らないことを確認した。また、実施例１、実施例２のバックパッド１の被研磨物保持性は、いずれも、比較例１のバックパッドと同等であることを確認した。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、実施例１、実施例２のバックパッド１の表面の電子顕微鏡写真では、多孔２が形成されていることが判る。また、セルロースアセテートブチレートの添加量の多い実施例２のバックパッド１の方が、実施例１のバックパッド１より多孔２の孔径が大きく、多孔２の数も多いことが判る。これに対して、図７（Ｃ）に示すように、比較例１のバックパッドでは、多孔２は認められずほぼ一様なスキン層表面が観察された。

実施例１及び比較例１のバックパッドにガラス板８２を載せおもり８３で荷重をかけたときの５分後のエア貯留の様子を観察すると、図８（Ａ）に示すように、実施例１のバックパッド１ではエア貯留が認められなかった。これに対して、図８（Ｂ）に示すように、比較例１のバックパッドでは、エアの貯留８５が認められた。

従って、ポリウレタン樹脂溶液４５にセルロース誘導体を添加することでポリウレタンシート４のスキン層４ａ表面に多孔２を形成したバックパッド１では、ガラス板８２の保持性を確保しつつスキン層４ａ及びガラス板８２間でのエア貯留を防止することができることが判明した。このため、ガラス板８２を略平坦に保持することができるので、研磨加工時に被研磨物７８の加工表面を高精度に平坦化することが期待できる。

本発明は、被研磨物を平坦に保持して研磨加工時に保持した被研磨物の平坦性を確保することができる研磨加工方法を提供するものであるため、被研磨物を保持するための保持パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

Ｐ 保持面
１ バックパッド
２ 多孔
３ 発泡
４ ポリウレタンシート（軟質プラスチックシート）
４ａ スキン層
４ｂ ナップ層（発泡層）
７１ 加圧定盤（第１の定盤）
７２ 回転定盤（第２の定盤）
７８ 被研磨物

Claims (5)

1. 一面側に配されたスキン層と、前記スキン層より内側に配され発泡が連続して形成された発泡層とを有し、他面側が第１の定盤に固着され前記一面側に被研磨物を当接させて前記第１の定盤に前記被研磨物を保持するための軟質プラスチックシートを用いて前記被研磨物を研磨加工する研磨加工方法であって、
   前記被研磨物との間に咬み込まれたエアの入り込みを許容し０．０５ｍｍ以下の孔径を有する多孔が前記軟質プラスチックシート作製用の軟質プラスチック溶液に添加された孔形成剤により前記スキン層の表面に形成され、該多孔が前記発泡層に形成された発泡と連通した軟質プラスチックシートと、前記発泡層側に支持層を介して貼り合わされた両面テープとを備えたバックパッドを、前記発泡層側に貼り合わされた両面粘着テープで前記第１の定盤に装着する装着ステップと、
   前記装着ステップで装着されたバックパッドを構成する軟質プラスチックシートの前記スキン層側に水を介して前記被研磨物の一面側を当接させ、該被研磨物を前記第１の定盤側に押圧し保持させる保持ステップと、
   前記保持ステップで保持された被研磨物の他面側を、前記第１の定盤と対向配置された第２の定盤に装着された研磨パッドにより、加圧しながら研磨加工する研磨加工ステップと、
   を含むことを特徴とする研磨加工方法。
2. 前記保持ステップにおいて、前記スキン層および前記被研磨物間に咬み込まれたエアが前記発泡層に形成された発泡内に収容されるように前記被研磨物を押圧することを特徴とする請求項１に記載の研磨加工方法。
3. 前記軟質プラスチックシートは、前記発泡層側が、前記軟質プラスチックシートの厚さがほぼ一様となるようにバフ処理されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨加工方法。
4. 前記孔形成剤は、前記軟質プラスチック溶液に可溶性であり、水に難溶性又は不溶性であることを特徴とする請求項１に記載の研磨加工方法。
5. 前記被研磨物は、液晶ディスプレイ用ガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の研磨加工方法。

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