JP6295807B2 - 研磨具、及び、研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス、セラミックス、シリコン等の硬脆材料を仕上げ加工するための研磨具及びこのような研磨具を備えた研磨装置に関するものである。

シリコンウェーハやガラスディスクをはじめ、各種硬脆材料により形成される部品の平坦化のために、遊離砥粒を用いた研磨加工が施される。この平坦化プロセスは良好な研磨面粗さが得られる反面、反りやだれ、表面段差などが生じやすく、加工面形状精度が悪くなると云う問題が指摘されている。研磨面の平坦性を向上させるためには、研磨具、主に研磨パッドに硬い樹脂材料を用い、さらに片あたりを抑制するために、ドレッシングの手法によって、研磨パッドの表面の平坦性を向上させることで対応してきた。

しかし、近年、ウェーハサイズの大径化に伴い、研磨パッド表面のドレッシング手法だけでは改善の限界が見えてきた。また、遊離砥粒を用いた場合に生じる廃液などの排出は、環境負荷も一つの課題である。これらに対し、廃液の少ない、従来の研磨仕上げと同等の優れた仕上げ面粗さを得ることができ、高い形状精度が得られやすい固定砥粒加工工具、たとえば研磨テープなどの開発が各方面で活発に行われている。また、研磨テープを用いる線接触順送り型テープ研磨方式以外に、図１０に例示した研磨シート（超精密研磨シート）を用いる加工方式も広く行われている。

図１０に示した例では、シート（フイルムを含む）の一方の面（研磨面）に砥粒が固定されて構成された研磨シート１０はベース基材（定盤）５の上に固定されている。また、被研磨材（ワーク）２０は、ベース基材５の上方に設けられた、軸８を介して図示しないモータなどにより回転駆動されで、かつ、この例では上下方向に昇降可能なヘッド部６に装着されている。また、この例とは異なり、研磨シート１０を上側に配置し、その下方のベース基材５の上に、被研磨材２０を固定するという逆のレイアウトでの研磨方法も知られている。

このような研磨方式の場合、次のようないくつかの問題が生じるおそれがある。
（１）被研磨材のエッジ部での片あたり
代表的な問題として、図１１にモデル的に示した、研磨シート１０の研磨面に対して被研磨材２０の被研磨面が斜めに接する、「片あたり」が挙げられる。片あたりは、遊離砥粒加工での研磨パッドでも同様に生じるが、研磨シートの場合には、研磨パッドとは異なり、ドレッシング手法による解決が図れない。このため、この問題を解決するために研磨装置側で様々な工夫が凝らされている。一例として、回転主軸にユニバーサルジョイント状のエアーチャンバーを付ける技術が開発され、この部材により、被研磨材の被研磨面が研磨具（砥石、研磨シート）の研磨面に倣うので、片あたりは改善する。しかし、被研磨材が大きい場合には、片あたりを完全に解消することは困難である。

一方、研磨シートを取り付ける方法として、ベース基材に研磨シートを直接取り付けるのではなく、スポンジ状材などのバッキング材を介して取り付ける方法が提案されている。しかし、この方法では、バッキング材の硬さを選定するのが非常に難しい。バッキング材が柔らかすぎると、研磨時の圧力がかからず、研磨能率が著しく低下してしまう。その反面、バッキング材が硬すぎると、ベース基材に研磨シートを直接取り付けた場合に近い状態となり、バッキング材による片あたり防止効果が十分に得られにくい。

（２）被研磨材のエッジ部以外での片あたり
図１０に示した技術における他の問題として、被研磨材のエッジ部以外の部分での片あたりが挙げられる。すなわち、被研磨材の被研磨面に局部的なうねりや突起が存在する場合、上記（１）の課題における被研磨材のエッジ以外の場所でも片あたり（応力集中（図１２の白抜き矢印部分））が発生する恐れがある。本来、平坦化加工はこのようなうねりと突起とを除去する目的として行うプロセスであるが、研磨シートによる固定砥粒加工の場合、このような応力集中が生じると、被研磨面に深い加工傷やスクラッチが生じてしまう。そして、研磨によりうねりや突起が解消した場合であっても、傷やスクラッチが表面に残留してしまう恐れがある。

（３）被研磨材の研磨面への研磨シートの密着
さらに、上記の問題に加えて、研磨材の研磨面への密着が挙げられる。すなわち、研磨加工による被研磨材の被研磨面の平坦化に伴い、被研磨材と研磨シートとの密着性が増加する。そして、研磨中には冷却のため、被研磨材に対して、一般に水などが供給されるが、図１３にモデル的に示すように、この水１１により被研磨材２０と研磨シート１０との間に薄い水膜ができる。そして、表面張力と外気圧とにより、被研磨材と研磨シートとが強く密着してしまう現象が生じやすくなる。特に、近年、シリコンウェーハなどの被研磨材の大型化が進行し、この現象はより顕著に発生するようになった。この現象により、加工能率の著しい低下だけではなく、場合によっては被研磨材２０のスピンアウト（研磨装置から被研磨材が外れてしまうこと。このとき、被研磨材は傷つき、利用できなくなる）などの事故が発生する恐れがある。

ここで、同様の課題は、遊離砥粒を用いた加工の場合でも同じく存在している。ここで、遊離砥粒を用いた加工の場合、前述のドレッシング手法以外に、研磨パッドの構成につぎのような様々な工夫が施されている。

もっとも典型的な例として、ニータ・ハース社製のＣＭＰパッド・ＩＣ１０００／ＳＵＢＡ積層パッドシリーズの利用が挙げられる。このパッドは２層による積層構造を有しており、被研磨材と研磨装置の被研磨材取り付け面との間に配置されて用いられる。そして、研磨被研磨材と接する部分に硬質な発泡ウレタンの層が、そして、反対側の、研磨装置側に軟質の不織布が、それぞれ配置されるように積層されている。

この構成により、軟質の不織布が加工時の被研磨材の振動を抑え、安定した研磨特性を維持し、そして、硬質な発泡ウレタンの層が、被研磨材の表面の研磨平坦性をもたらすとされている。しかし、その効果は十分でなく、依然として片あたりが発生しやすく、改善が求められている。

さらに、特許文献１では、可撓性が付与された研磨パッドの利用が提案されている。この研磨パッドは、基材層と、研磨材料からなると共に基材層の一面側に設けられた研磨層と、を備えている。そして、研磨層は、複数の土台部、複数の先端部、及び、複数の溝群を有している。複数の土台部は基材層上に互いに離間して配列されており、先端部は柱状或いは錐台状であって土台部上に互いに離間して配列されている。さらに、溝群は土台部間に前記基材層が露出するように設けられている。このような構成により、研磨パッドの表面を不連続にし、可撓性を改善しようとしている。しかし、このパッドを用いた場合でも研磨箇所のどこかで応力集中が起こる恐れがあり、高加工面品位が保たれずに、精度が低く、傷やスクラッチが表面に残留してしまう恐れが依然として残っていた。

一方、固定砥粒加工技術の場合、上記遊離砥粒研磨用パッドのような改良は殆ど進んでいない。特に研磨シートを用いる場合、ロールツーロールの順送り型で、押付けローラにより無限ベルト状とした研磨シートの研磨面を被研磨材へ線接触させながら行う、いわゆる「テープ研磨」のスタイルが主流である。この方式では研磨面全体を同時に研磨加工できないので、形状精度は遊離砥粒を用いる場合に比べ、むしろ劣化してしまう。しかし、上記の遊離砥粒を用いた場合のように、研磨シートをベース基材あるいはパッドの上に貼り付けて加工しようとすると、むしろ上記で述べたような課題がより深刻となってしまう。このため、研磨シートの特徴を活かす、大面積の研磨材加工がいまだに実用化されていないのが現状である。

このように、被研磨材の片あたりを抑制し、高加工面品位を維持しながら、高加工能率を実現すると同時に、加工中に被研磨材のスピンアウトを低減でき、かつ大面積の研磨面に対応できる、固定砥粒加工を可能とする研磨具が求められてきた。

本発明は、上記従来の問題を解決する、すなわち、被研磨材の片あたりを抑制し、高加工面品位を維持しながら、高加工能率を実現可能とし、加工中に被研磨材のスピンアウトを低減できる固定砥粒加工を可能とする研磨装置を提供することを目的とする。

本発明の研磨具は、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が４０以下の弾性体により形成された第一弾性層、前記第一弾性層側の平板状の平板部と、当該平板部から前記第一弾性層とは反対側に突出して設けられ、先端が同一の平面に位置する複数の凸部と、を有し、前記平板部の前記凸部形成側とは反対側の面に対してＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度計を用いて測定した柔軟性を表す値が６０以上７７以下である第二弾性層、及び、前記平面に一方の面で取り付けられ、かつ、他方の面に砥粒が複数固定されている研磨シート、が順次積層されて構成されていることを特徴とする。

本発明の研磨具は、ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が４０以下の弾性体により形成された第一弾性層、前記第一弾性層側の平板状の平板部と、当該平板部から前記第一弾性層とは反対側に突出して設けられ、先端が同一の平面に位置する複数の凸部と、を有し、前記平板部の前記凸部形成側とは反対側の面に対してＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度計を用いて測定した柔軟性を表す値が６０以上７７以下である第二弾性層、及び、前記平面に一方の面で取り付けられ、かつ、他方の面に砥粒が複数固定されている研磨シート、が順次積層されて構成されているので、被研磨材の片あたりを抑制し、高加工面品位（スクラッチフリー、高形状精度）を維持しながら、高加工能率を実現可能とすると同時に、加工中に被研磨材のスピンアウトを低減可能とする固定砥粒加工を可能とする。

図１は、本発明の研磨具の一例Ａの構成を示すモデル断面図である。 図２は、図１の研磨具Ａの第二弾性層の凸部側から見たモデル上面図である。 図３は、図１の研磨具Ａを研磨装置に取り付けた状態を示すモデル側面図である。図中θは研磨面と被研磨面との角度である。 図４は、本発明の研磨具の働きをモデル的に示した説明図である。 図５（ａ）は、比較例１における、研磨時を想定した、被研磨材による研磨具への押圧時での、大きい圧力変化があった箇所の分布を調べた結果を示す図である。図５（ｂ）は、比較例１における、研磨時を想定した、被研磨材による研磨具への押圧時での、大きい圧力変化があった箇所の分布を調べた結果を示す図である。 図６は、第一弾性層を構成する弾性体のＡＳＫＥＲ Ｃ硬度の、片あたりへの影響を調べた結果を示すグラフである。 図７は第二弾性層の平板部の厚さを０．６ｍｍにしたときの結果を示す図である。 図８は、実施例２での、第二弾性層の平板部の高さを一定として凸部高さ変化させたときの第二弾性層の柔軟性の目安であるＡＳＫＥＲ Ｃ硬度測定に準じて測定した値への影響を示すグラフである。 図９（ａ）は凸部高さ／平板部厚さの比が０．８８の場合の、図９（ｂ）は凸部高さ／平板部厚さの比が５．８の場合の、それぞれ、圧力変化が大きい部分の分布を示した図である。 図１０は、従来の、研磨シートを用いる研磨方法の例を示した図である。 図１１は、被研磨材のエッジ部における、研磨シートへの片あたりを示すモデル説明図である。 図１２は、被研磨材のエッジ部以外の部分での、研磨シートへの片あたりを示すモデル説明図である。 図３は、被研磨材の被研磨面と、研磨シートの研磨面とが水により密着した状態を示すモデル説明図である。

以下、本発明について図面を用いて説明する。図１は本発明の研磨具の一例のモデル断面図である。

この例は、第一弾性層２、第二弾性層１、及び、研磨シート３が順次積層されて構成された研磨具である。第一弾性層２はＡＳＫＥＲ Ｃ硬度（アスカーＣ硬度）が４０以下の弾性体により形成されている。第二弾性層１は、第一弾性層２側の平板状の平板部１ｂと、当該平板部１ｂから前記第一弾性層２とは反対側に突出して設けられ、先端が同一の平面１ｃに位置する複数の凸部１ａと、を有している。さらに、このような第二弾性層１は、前記平板部の前記凸部形成側とは反対側の面に対してＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度計を用いて測定した値が６０以上７７以下となっている。また、研磨シート３は、平面１ｃに一方の面３ａで取り付けられ、かつ、他方の面（研磨面）３ｂに砥粒が複数固定されている。

ここで、第一弾性層２を構成する弾性体のＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が高すぎると片あたりの減少効果が得られにくくなる。好ましいＡＳＫＥＲ Ｃ硬度の範囲は４０以下である。第一弾性層２を構成する弾性体としては、発泡ポリエチレン、発泡ウレタンなどの多孔質材料であることが発泡率が自由に調整でき，硬度の制御が容易であるので好ましい。

第一弾性層２の厚さは５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。薄すぎると弾性層の変形が十分に得られなく、厚すぎると、加工のために必要な加圧力が吸収されて加工が困難となりやすい。より好ましい範囲は１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

第二弾性層１を構成する弾性体としては、中実（多孔質でない）のゴムであることが、第二弾性層１の効果を十分に得ることができるので好ましい。ゴムとしては、天然ゴム、シリコーンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどが挙げられる。

第二弾性層１の平板部１ｂは第二弾性層１の複数の凸部１ａの配置を決定し、それらの分布状態を維持する機能を有する。すなわち、平板部１ｂにより、本発明の研磨具の作成が容易となる。その厚さとしては、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．４ｍｍ以下である。平板部１ｂの厚さが厚すぎると第二弾性層に十分な可撓性が得られず、その凸部が被研磨材の被研磨面にある凹凸に有効に対応できない場合が生じる。

図２に、この例の第二弾性層１の凸部１ａ形成側から見たモデル上面図を示す。図２に示されているように凸部１ａは円柱形状をしている。これら凸部１ａの配置は６０°の千鳥配列である。すなわち、１つの円柱を中心に（この例では互いの軸間距離が３ｍｍで）最近接の円柱がそれぞれ６個あり、かつ、これら円柱は中心の円柱からみて互いに６０°ずつ異なる位置に配置されている。

ここで、凸部１ａの形状としては円柱形状に限定されず、四角柱形状、三角柱形状、楕円柱形状等の柱状、あるいは、平板部１ｂ側が先端側に比べて太い、円錐台、三角錐台、四角錐台、楕円錐台等の、錐台形状であってもよい。あるいは、これらを複数組み合わせたものであってもよい。

このように、凸部１ａの形状を柱状形状、あるいは錐台形状とすることで、研磨時に、研磨シート３と被研磨材の研磨面とが数多い点接触となり、研磨圧力を確実に確保することができる。さらに、被研磨材の研磨面の平坦化に伴い、上記背景技術の説明で述べた（３）の課題、つまり、研磨シートとフィルム表面とが強く密着し合う問題の発生を抑制することが可能となる。

また、凸部の高さが前記平板部の厚さの１倍以上５倍以下であることが好ましい。凸部が低すぎると個々の凸部が変形されにくくなり、被研磨材の研磨面に存在する凹凸への対応が困難となりやすい。また、高すぎると、凸部が研磨面に対して倒れた（寝た）状態になりやすく、このとき、被研磨材の研磨面に存在する凹凸への対応が困難となりやすい。より好ましい範囲は１倍以上３倍以下である。

また、凸部の太さや配置密度は、第二弾性層１の弾性体の硬度、求められる研磨速度、用いる砥粒の種類、被研磨材の大きさ，そして研磨圧力，回転数などの加工条件等によって異なるため、予め検討を行って決定する。

ここで、第二弾性層１の柔軟性の目安として、その平板部の凸部形成側とは反対側の面に対してＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度計を用いて測定した柔軟性を表す値が６０以上７７以下となるように諸パラメータを決定する。この諸パラメータとは具体的には、材質、凸部の太さや配置密度、第二弾性層の厚さ、添加物、架橋の有無や架橋条件などである。

ここで、第二弾性層の柔軟性の評価は、日本ゴム協会標準規格(ＳＲＩＳ)のＡＳＫＥＲ Ｃ硬度測定に用いられるＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度計を用いて行う。ただし、そ定対象として、通常のゴムバルク品ではなく、第二弾性層用に成形された、平板体に複数の凸部を一体に設けた成形品を用いる。そして、アスカーゴム硬度計Ｃの押針をこの成形品の平面（凹部が形成されていない方の面）に垂直に当たるようにして測定する。なお、平面の裏面には部分的に凸部が形成されているために、測定場所によって測定値にばらつきが生じる。このために、測定はランダムに選定した１０箇所でそれぞれ行い、それらの値を平均した値を、本発明では、その成形品及び第二弾性層の「ＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度計を用いて測定した柔軟性を表す値」とした。また、この値を「ＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度測定準じて測定した値」とも云う。

第二弾性層のこのようなＡＳＫＥＲ Ｃ硬度に準じた測定した値が低すぎると研磨圧力がさがり、加工能率が下がる傾向である。一方、硬度が高すぎると、片あたり解消効果が得られにくくなる。好ましいＡＳＫＥＲ Ｃ硬度の範囲としては６０以上７７以下である。

本発明の構成によれば、凸部はそれぞれ、独立して変形が可能となり、全体の可撓性を向上させる。さらに、被研磨材の被研磨面の小さい凹凸にも大きい凹凸にも対応でき。これらを効果的に解消させることができる。

研磨シート３は、その研磨面側に砥粒が、例えば各種バインダにより構成されるバインダ層からその上端が突出するように固定されており、その裏面は上記第二弾性層１の凸部の先端に接して固定されている。

これらの第一弾性層２、第二弾性層１、及び、研磨シート３は、互いに接着剤や粘着剤、あるいは、両面粘着テープ等を用いて接着や粘着、貼り合せさせてもよい。また、第一弾性層２と第二弾性層１とは、一方を予め形成しておいて他方を形成する際の金型に一方を収納して他方の形成を行うことにより両者を一体に形成してもよく、このとき、接着や粘着の材料や手間が不要となる。

図３に、本発明の研磨具の例Ａを、ベース基材５に取り付けた研磨装置のモデル図を示した。

図３に示すように、被研磨材９の被研磨面と研磨シート３の研磨面とが平行でないときに、まず、ベース基材部分に隣接する第一弾性層２が変形し、被研磨材の片あたりを解消する。一方、研磨シート３と接する第二弾性層１は硬度が高いため、第一弾性層と比べ、変形が小さいため、研磨加工点における研磨圧力の低減を抑え、高加工能率を実現させることができる。

ここで、本発明の研磨具の働きを図４にモデル的にまとめた。
図４（ａ）に示すように、被研磨材９が研磨シート３に対して傾いて接し、しかも被研磨材９の被研磨面にうねり、突起が存在する場合を想定した。

図４（ｂ）に、被研磨材９が上方から押圧された第一の状態を示す。このとき、第一弾性層２が変形して、被研磨材の表面形状に倣い、片あたりが防止される。

図４（ｃ）に、さらに上方から押圧された第二の状態を示す。このとき、第二弾性層１の凸部の柱状構造が被研磨材の被研磨面のうねりに沿って若干変形し、研磨シート３と被研磨材の被研磨面とが完全にフィット（一致）する。図中矢印で示しているのは、凸部の変形の大きい部分、つまり応力集中している箇所である。しかし、図１２にモデル的に示した従来例と異なるのは、この矢印で示した以外の部分でも研磨シート３が被研磨材９の被研磨面と接触しており、応力集中は大きく緩和されている。つまり、被研磨面の突起部に対し、集中的に研磨して被研磨面の平坦化が図れるとともに、深いスクラッチの発生も抑制することができる効果が得られる。なお、このモデル例では、仮説に従い経時的に示したが、実際の研磨の場合、この順序で進行するとは限らないが、その場合であっても同じ効果が得られる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の研磨具、及び、研磨装置は上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の研磨具、及び、研磨装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の研磨具、及び、研磨装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

[実施例１]
まず、第二弾性層を作製した。用いる弾性体の材質として天然ゴム（ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度：８５）を用いた。第二弾性層を構成する平板部１ｂ部分の厚さは０．３５ｍｍで、その上に円柱形状の凸部１ａを平板部１ｂと一体に複数（多数）形成した。凸部１ａの直径は２ｍｍで、図２に示したように、６０°の千鳥配列で、互いの軸間距離（水平ピッチ間隔）は３ｍｍ、その高さは１ｍｍとした。この第二弾性層は、このような各寸法を有するステンレス製金型に天然ゴムを流し込み、成形後に金型から離型して、平面部１ｂと複数の凸部とを一体に成形した。このようにして得た第二弾性層の柔軟性について、第二弾性層のＡＳＫＥＲ Ｃ硬度測定に準じて測定した値は７３であった。

第一弾性層として、厚さが３０ｍｍの発泡ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）（市販の１０倍独立発泡品：三福工業社製２Ａ１０。）を用意した。このスポンジのＡＳＫＥＲ Ｃ硬度は３５であった。

このような第一弾性層と上記第二弾性層の板状部とを両面テープを用いて固定して、一体化した。

次に、このように一体化して得た複合弾性層を図３にモデル的に示したようにベース基材５の上に固定し、その上に、ガラスワークの面内圧力分布を計測するために、研磨シートの代わりに富士フィルム社製微圧用プレスケールＰｒｅｓｃａｌｅ４ＬＷを固定した。

このベース基材５（図３参照）の上方にある、軸８により回転可能で、かつ、上下方向に昇降可能なヘッド部６に被研磨材９代替としてガラス基板（１００ｍｍ×７０ｍｍ）を固定した。

また、上記ヘッド部分は、ベース基材５の上面に対して、角度調整機構７により傾きを付与できる機構となっている。この実施例では、図３中の角度θを１°として研磨面に対して被研磨面を傾けた状態で、ヘッド部６の上下を行い、このヘッド部のガラス基板を回転させずに、３０ｋＰａの圧力となるように、かつ、押圧の保持時間を１０秒として、プレスケールに押圧した。

このとき、図５（ａ）に、プレスケールによって計測された、押圧により大きく圧力変化した部分を濃色で示した。

このように、圧力変化した部分を画像処理（２値化）して濃色化して調べたところ、ガラス基板の大きさ１００×７０ｍｍの範囲内で、濃色部分の面積は全体の９５％以上であった。なお、このように大きく圧力変化した面積が全体の７５％以上あれば、被研磨材の片あたりがなく、全面接触であると判断される。

［比較例１］
実施例１と同様に、ただし、第一弾性層として、ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が６０のポリエチレン発泡スポンジを用いて、検討した。このときの圧力変化した部分の状体を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）では圧力変化した部分（濃色部分）は４２％と小さく、被研磨材の片あたりの抑制効果が十分に得られないことが理解される。

さらに、第一弾性層として、異なる硬度の発泡スポンジを用いたときの、硬度と大きく圧力変化した部分の面積との関係を調べた結果を図６に示す。

図６よりＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が４０以下であれば、十分な片あたり防止効果が得られることが理解される。なお、ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が２５以下では、３０の場合と比べて、濃色面積率が若干低くなっているのは次のような理由によると考えられる。すなわち、第一弾性層としてこのようにあまりにも軟質なスポンジを用いた場合には、評価時の押圧の力がこのスポンジに吸収されて、プレスケールによる圧力変化の検出が困難となり、若干低い値となっていると考えられる。

［比較例２］
上記実施例１と同様にして、ただし、第二弾性層の平板部の厚さを０．６ｍｍにして、評価を行った。図７にその結果を示した。

図７から理解されるように、図面右上下の隅の部分が濃色となっており、左に行くほど薄くなる。このように、平板部の厚さが厚くなれば、片あたりが増加する。ここで、平板部の厚さを、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、及び、０．１ｍｍとして同様に検討を行ったところ、すべて実施例１と同様の結果、すなわち、大きく圧力変化した部分の面積が全体の８０％以上となっていた。

［実施例２］
次に第二弾性層の凸部の高さによる影響を調べた。実施例１と同様に（平板部の厚さは０．３５ｍｍに固定）、ただし、凸部の円柱の高さのみ変化させて検討を行った。

図８には、横軸に凸部高さ／平板部の厚さの比、縦軸にＡＳＫＥＲ Ｃ硬度測定に準じて測定した値をとり、検討結果を示した。

天然ゴム（ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度：８５）に対し、凸部高さが高くなるにつれ、ゴム硬度が下がってくるのが理解される。図９（ａ）には、凸部高さ／平板部厚さの比が０．８８の場合のプレスケールでの検出状況を示している。このように、凸部高さ／平板部厚さの比が１より小さくなると、四隅のみで研磨シート面から圧力を受け、被研磨材の中央では研磨シート面の圧力を受けていないことが理解される。

一方、図９（ｂ）には、凸部高さ／平板部厚さの比を５．８としたときの圧力が大きく変化した部分の分布状態を示した。この図では、一見、研磨シート面から全体に圧力を受けているように見えるが、実際には部分的なむらがある。これは、凸部高さ／平板部厚さの比が大きいため、すなわち、凸部の高さが高いため、押圧時に凸部が倒れたり、あるいは、潰れたりしたことが原因であると推測される。ここで、様々な高さの凸部を有する第二弾性層を作成して検討したところ、凸部高さ／平板部厚さの比が、１以上５以下の範囲では、プレスケールで検出される濃色面積比が、すべて７５％以上であった。

これら実施例及び比較例の結果から理解されるように、被研磨材の片あたりを効率よく抑制するためには、第一弾性層では、それを形成する弾性体の硬度が重要である。第二弾性層では、平板部厚さ、そして、凸部高さ／平板部厚さの比、さらに第二弾性層のトータルの柔軟性の目安である第二弾性層のＡＳＫＥＲ Ｃ硬度測定に準じて測定した値が重要である。

［実施例３］
実施例１同様に、ただし、プレススケールの代わりに、特許文献２に開示された砥粒をバインダで研磨面に固定して作製した研磨フィルムを、上記の複合弾性層の表面に固定した。最大高さ粗さＲｔが２μｍとなるように調整した直径１００ｍｍの光学ガラスディスク（硼珪酸クラウンガラス（ＢＫ７相当品））を加工した結果、５分間でスクラッチのない、最大高さ粗さＲｙが３０ｎｍ以下の鏡面を得ることができた。このときの研磨条件は、定盤回転数が６０ｒｐｍ、加工圧力が３０ｋＰａ、冷却水としての純水の研磨面への供給量が２００ミリリットル／分であった。研磨加工後に被研磨材についてその１０箇所の厚さを計測したところ、その差が０．５μｍ以内に収まり、十分に高い精度での研磨が行われたことが確認された。そして、この被研磨材に対してさらに継続して１０分間の研磨作業を続けたが、被研磨材のスピンアウトは発生しなかった。

［比較例３］
上記実施例３同様に、被研磨材に対して５分間の研磨を行った。そして、第二弾性層なしで、すなわち、第一弾性体に直接研磨フィルムを固定した状態として、さらに研磨作業を行ったところ、２分経過しないうちに被研磨材のスピンアウトが生じた。

このスピンアウトの発生理由は、以下のようであると考えられる。すなわち、被研磨材の被研磨面が十分に平坦化された後で、第二弾性層がない状態で研磨を行うと、被研磨材と研磨シートのとの間の密着性が増加し、供給されている水により、被研磨材と研磨シートとの間に薄い水膜ができる。そして、表面張力と外気圧とで、被研磨材とフィルムは互いに強く密着し、その結果、被研磨材がベース基材から外れてスピンアウトが発生する。

１ 第二弾性層
１ａ 凸部
１ｂ 平板部
１ｃ 平面
２ 第一弾性層
３ 研磨シート
３ａ 一方の面
３ｂ 他方の面
５ ベース基材
７ 角度調整機構
９ 被研磨材

特開２０１４−０１８８９３号公報 特許第３９９０９３６号公報

Claims (4)

1. ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が４０以下の弾性体により形成された第一弾性層、
   前記第一弾性層側の平板状の平板部と、
   当該平板部から前記第一弾性層とは反対側に突出して設けられ、先端が同一の平面に位置する複数の凸部と、を有し、前記平板部の前記凸部形成側とは反対側の面に対してＡＳＫＥＲ Ｃゴム硬度計を用いて測定した柔軟性を表す値が６０以上７７以下である第二弾性層、及び、前記平面に一方の面で取り付けられ、かつ、
   他方の面に砥粒が複数固定されている研磨シート、
   が順次積層されて構成されていることを特徴とする研磨具。
2. 前記平板部の厚さが０．５ｍｍ以下であり、
   前記凸部の形状が柱状形、または、前記平板部側が太い錐台形であり、かつ、
   前記凸部の高さが前記平板部の厚さの１倍以上５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の研磨具。
3. 前記第一弾性層は発泡体により構成され、かつ、前記第二弾性層は中実のゴムにより構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研磨具。
4. 請求項１ないし請求項２に記載の研磨具を有することを特徴とする研磨装置。