JP6004329B2

JP6004329B2 - 保持具及びその製造方法

Info

Publication number: JP6004329B2
Application number: JP2012178379A
Authority: JP
Inventors: 栄利兵頭; 祐樹喜樂
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: JP2014034100A

Description

本発明は、保持具及びその製造方法に関し、特に、研磨用定盤によって被研磨物を研磨するときに、被研磨物を保持するための保持具及びその製造方法に関する。

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、保持用定盤に被研磨物が保持され、研磨用定盤に研磨布が装着されている。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両定盤を回転させることで被研磨物を研磨加工する。

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用定盤と直接接触することで生じる被研磨物のスクラッチ等を抑制するために、湿式成膜法により製造された発泡性ポリウレタン樹脂を有する保持パッドを備える保持具を保持用定盤に取り付けることが行われている。保持パッドの装着によりスクラッチ等を回避することはできるが、保持パッドおよ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。従って、この横ずれを抑制するため、保持パッドの周縁に沿って、被研磨物を挿入可能な開口が形成されたテンプレートを取り付けた保持具を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２５５８２７号公報

一般的に、軟質プラスチック製の保持パッドの外周部にテンプレートを取り付ける場合、接着剤等をテンプレートの裏面（保持パッドに接する面）に塗布し、保持パッド上にテンプレートを配置する。保持パッド上にテンプレートを配置し、テンプレートと保持パッドを接着剤で固定することにより、被研磨物の研磨時に、被研磨物をテンプレート内に収容した状態で研磨を行うことができ、被研磨物の横ずれを防止することができる。被研磨物の研磨時には、保持具に回転力及び垂直方向の圧力が加わるため、保持パッド及びテンプレートは、或る程度、互いに相対的に移動するものの、その移動量は少なく、また、仮に移動したとしても保持パッドの復元力によってテンプレートは元の位置に戻る。従って、保持具によって被研磨物をしっかりと保持するためには、保持パッドによってテンプレートを保持する保持力が重要になり、この保持力を常に一定以上に保つ必要がある。

しかしながら、例えば発泡性ポリウレタンのような軟質プラスチック製の保持パッドは、内部に無数の気泡を有しているため密度が比較的低い。従って、被研磨物の研磨時に、保持パッドに加わる水平方向の力によって保持パッド内に水平方向の応力が発生し、これにより保持パッド内の気泡部分に亀裂が入る場合がある。そして、保持パッドをそのまま使用し続けると、亀裂が入った部分から保持パッドが裂けてしまう。テンプレートを保持している保持パッド内の気泡に亀裂が入ると、その部分において水平方向の応力に対する抵抗力が減少する。そして保持パッドの内部で水平方向の応力に対する抵抗力が減少すると、保持パッドによるテンプレートの保持力が弱まり、保持パッドとテンプレートとの相対的な位置関係を保持し、又は復元することができなくなり、被研磨物の研磨時に、テンプレート自体が横ずれを起こしてしまう。そうすると、保持具によって被研磨物をしっかりと保持することが出来なくなってしまう。これにより、被研磨物の研磨時に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、という事態が発生する。その結果、被研磨物が破損してしまうという問題があった。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、テンプレートを保持パッドに固定した箇所において、保持パッドが裂けて保持パッドによるテンプレートの保持力が低下するのを防止することができる保持具及びこのような保持具の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、軟質プラスチックで作られ多数の気泡を有する保持パッドと、被研磨物を囲めるように保持パッドに固定されたテンプレートとを備える保持具であって、保持パッドにおけるテンプレートを支持する支持部分が、厚さ方向に圧縮されておりその内部の気泡が潰されている、ことを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、圧縮されて気泡が潰され密度が高くなった支持部分によってテンプレートを支持することができ、これにより、保持具の使用時に、テンプレートから保持パッドに水平方向の力が加わったとしても、気泡部分に亀裂が入るのを防止することができる。従って、本発明によれば、テンプレートを保持パッドに固定した箇所において、保持パッドが裂けて保持パッドによるテンプレートの保持力が低下するのを防止することができる。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、軟質プラスチックで作られ多数の気泡を有する保持パッドと、被研磨物を囲めるように保持パッドに取り付けられたテンプレートとを備える保持具の製造方法であって、保持パッドにおけるテンプレートを支持する支持部分をその厚さ方向に圧縮して内部の気泡を潰した後、テンプレートを保持パッドに固定する、ことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、テンプレートを保持パッドに強固に固定して、テンプレートを保持パッドに固定した箇所において、保持パッドが裂けて保持パッドによるテンプレートの保持力が低下するのを抑制することができる。

本発明の実施形態による保持具を備えた片面研磨機の側断面図である。本発明の実施形態による保持具の平面図である。本発明の実施形態による保持具の側断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による保持具について説明する。
図１は、保持具を備えた片面研磨機の側断面図である。

まず、図１に示すように、片面研磨機１は、上側に被研磨物を押圧する研磨定盤３、下側に保持定盤５を有している。研磨定盤３の下面及び保持定盤５の上面は、いずれも平坦に形成されている。研磨定盤３の下面には被研磨物Ｐを研磨するための研磨布７が貼付されており、保持定盤５の上面には保持具９が貼付されている。そして研磨時には、被研磨物Ｐと研磨布７との間に研磨粒子を含むスラリーを供給すると共に、研磨定盤３をシャフト１１回りで自転させ、且つ保持定盤５をシャフト１３回りで自転させることで、研磨布７と接触する被研磨物Ｐの面を研磨する。

保持具９は、保持パッド１５と、保持パッド１５に固定されたテンプレート１７とを備えている。保持パッド１５は、例えば、発泡性ポリウレタンシートのような軟質プラスチックシートを保持定盤５に合わせて加工した、例えば円板形状を有しており、その底面が保持定盤５に固定されている。保持パッド１５を多数の気泡を有する軟質プラスチックで作ることにより、適切な弾力を維持しながら被研磨物をしっかりと保持することができる。

図２は、保持具の上面図である。
図２に示すように、テンプレート１７は、被研磨物Ｐを収容するための複数の収容部を有する円板状の部材である。被研磨物Ｐを収容するための収容部は、テンプレート１７の所定位置に穿設された穴であり、各々の収容部は、被研磨物Ｐよりも僅かに大きい。このようなテンプレート１７によって被研磨物Ｐを保持することにより、研磨時に、被研磨物の横ずれを抑制して被研磨物を平坦に研磨することができる。

図３は、保持具の側断面図である。
図３（ｃ）に示すように、保持具９の保持パッド１５は、テンプレート１７を支持する支持部分１９が、厚さ方向に圧縮されて保持パッド１６内部の気泡が潰された構造を有している。具体的には、支持部分１９とは、保持パッド１５の他の部分と比べて薄く、且つ密度が高くされた部分であり、テンプレート１７と保持パッド１５とを固定したときに、テンプレート１７を垂直方向から支持する部分である。即ち、本実施形態では、保持パッド１５の上面にテンプレート１７が固定されているので、支持部分１９は、テンプレート１７を下方から支持する部分をいう。また、例えば、保持定盤５が上側に配置され、研磨定盤３が下側に配置される場合には、テンプレート１７は、保持パッド１５の底面に固定されるので、支持部分は、テンプレート１７を上方から支持する部分をいう。従って、支持部分１９は、保持パッド１５を垂直方向から見たときに、テンプレート１７の形状を保持パッド１５の面に投影させたような形状を有している。そしてこのような支持部分１９を圧縮して内部の気泡を潰すことにより、支持部分１９の内部の気泡が縮小して支持部分１９の密度が高くなるので、保持パッド１５の横方向への剛性を増加させることができる。また、保持パッド１５の上面から凹んだ支持部分１９とテンプレート１７とを嵌め合わせるようにすることで、研磨時に、テンプレート１７の横ずれを防止することができる。

そしてこのような保持具９を製造する場合には、図３（ａ）に示すように、円板形状の軟質プラスチックシートを準備する。そして、軟質プラスチックシートにおける、支持部分１９に相当する部分を、例えばエンボス加工、プレス加工のような加工方法によって圧縮し、内部の気泡を潰す。これにより、図３（ｂ）に示すように、異形断面を有する保持パッドを形成する。軟質プラスチックシートの見掛け密度と、軟質プラスチックの無発泡体の密度より算出した軟質プラスチックシートの空隙体積の百分率を空隙率としたとき、支持部分１９以外の部分の空隙率が６０％以上である場合、支持部分１９の空隙率は、５０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。次いで、図３（ｃ）に示すように、テンプレート１７を保持パッド１５に固定する。テンプレート１７を保持パッド１５に固定するときには、支持部分１９の上面に接着剤等を塗布し、支持部分１９の上にテンプレート１７を載置する。

そして研磨時には、テンプレートの収容部内に適量の水を含ませて被研磨物Ｐを保持パッド１５に押し付ける。このとき、被研磨物Ｐの研磨面は、テンプレート１７の上面よりも上側に位置し、被研磨物Ｐがテンプレート１７の収容部から露出している。これにより、保持パッド１５の気泡に浸入した水の表面張力及び軟質プラスチックの粘着性を用いて被研磨物Ｐを保持具９によって保持することができる。

以上のように、本実施形態による保持具９によれば、保持パッド１５に支持部分１９を形成してテンプレート１７をしっかりと保持パッド１５に固定することができる。これにより、保持具の使用時に、テンプレート１７から保持パッド１５に水平方向の力が加わったとしても、気泡部分に亀裂が入るのを防止し、保持パッド１５が裂けて保持パッド１５によるテンプレート１７の保持力が低下するのを防止することができる。

以下、本実施形態に従い製造した保持具９の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

（実施例）
湿式成膜法にて０．６３ｍｍに成膜し、スキン層側（保持面側）を厚み０．４０ｍｍにバフ処理した多数の気泡を有する発泡性ポリウレタンシートを準備した。この発泡性ポリウレタンシートの裏面（保持面とは反対側の面）側に支持基材としてＰＥＴ製フィルムを、熱溶融性接着剤を介して貼り合わせた。次いで、発泡性ポリウレタンシートの保持面において、テンプレート１７を支持する支持部分をテンプレート１７と略同一形状のエンボス型により熱プレス加工することで圧縮し、内部の気泡を潰した。ＰＥＴ製フィルムの裏面（発泡性ポリウレタンシートを貼りあわせた面とは反対側の面）側に両面テープを貼り合わせた。テンプレート１７を、熱溶融性接着剤を介して保持パッド１５の熱プレス加工をした箇所に固定し、保持具９を製造した。

（比較例）
発泡性ポリウレタンシートの保持面に、熱プレス加工せずにテンプレート１７を貼り合わせたこと以外は実施例と同様にして保持具９を製造した。

（評価）
実施例及び比較例で作成した保持具９における、保持パッド１５とテンプレート１７間の剥離強度を測定した。剥離方法は１８０°剥離法を用いた。また、実際の研磨時にはアルカリ性スラリーが使用されることを想定して、保持具９は乾燥状態（ＤＲＹ）に加えて、ｐＨ１１、２０℃で３時間及び１１時間浸漬した状態での剥離強度を測定した。
また、厚みはマイクロスコープを用いて保持パッド１５のテンプレート１７を支持している支持部分１９における発泡性ポリウレタンシートのみの厚みを測定した。保持パッド１５のテンプレート１７を支持している支持部分１９の空隙率は、保持具９の製造に使用された軟質プラスチックにおける無発泡体の密度が１．２ｇ／ｃｍ³であり、この状態を空隙率０％として算出した。つまり、軟質プラスチックの無発泡体における密度をｄ０、テンプレート１７を支持する支持部分１９における発泡性ポリウレタンシートの見掛け密度をｄ１として、空隙率（％）＝（１−ｄ１／ｄ０）×１００で算出した。

表１に示すように、比較例の保持具９の剥離強度が４０．０〜４１．２Ｎ／２５ｍｍを示していることに対し、実施例の保持具９の剥離強度は４９．６〜５７．７Ｎ／２５ｍｍを示しており、本発明により乾燥状態、アルカリ浸漬状態ともに剥離強度が向上することがわかる。

１片面研磨機
３研磨定盤
５保持定盤
９保持具
１５保持パッド
１７テンプレート
１９支持部分

Claims

軟質プラスチックで作られ多数の気泡を有する保持パッドと、被研磨物を囲めるように前記保持パッドに固定されたテンプレートとを備える保持具であって、
前記保持パッドにおける前記テンプレートを支持する支持部分が、厚さ方向に圧縮されてその内部の気泡が潰されている、保持具。
軟質プラスチックで作られ多数の気泡を有する保持パッドと、被研磨物を囲めるように前記保持パッドに取り付けられたテンプレートとを備える保持具の製造方法であって、
前記保持パッドにおける前記テンプレートを支持する支持部分をその厚さ方向に圧縮して内部の気泡を潰した後、前記テンプレートを前記保持パッドに固定する、ことを特徴とする保持具の製造方法。