JP6354432B2 - 研磨パッド - Google Patents

Description

本発明は、研磨パッドに関する。

板ガラス等の被研磨物の表面における平滑性は、被研磨物の表面を研磨パッドを用いて研磨することで高められる。研磨パッドを用いて被研磨物を研磨するには、回転している研磨パッドを、被研磨物の表面に当接する。このとき、研磨パッドと、被研磨物との間には、研磨用スラリーが供給され、その研磨用スラリーに含まれる研磨材により被研磨物の表面が研磨される。こうした研磨パッドは、基材層と、被研磨物に接触される研磨層とを有している。特許文献１には、研磨用スラリーの滞留を抑制するように、研磨層（特許文献１の「研磨パッド」に相当）に溝又は間隙を設けた構成が開示されている。

特開２００３−１４５４０２号公報

ところで、研磨パッドが被研磨物に押し当てられた際には、研磨パッドの突出部における先端面が被研磨物に押圧される。そして、研磨パッドと被研磨物とが相対回転すると、研磨パッドの突出部は、被研磨物に対する進行方向とは反対側に撓むように変形する。このとき、研磨パッドの突出部における側面については、被研磨物に当接されたとしても先端面と側面との境界部分であるエッジに圧力が集中し易い。すなわち、従来の研磨パッドでは、突出部の側面を利用した有効な研磨が行われ難く、研磨の効率を高めるという観点から、研磨パッドの有する突出部の形状について未だ改善の余地がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、研磨の効率を高めることの容易な研磨パッドを提供することにある。

上記課題を解決する研磨パッドは、基材層と前記基材層の主面に積層された研磨層とを有してなり、被研磨物との相対回転により前記被研磨物を研磨する研磨パッドであって、前記研磨層は、突出部を備え、前記突出部は、前記基材層の主面に平行な先端面と、その先端面に連なるとともに前記基材層の主面に対する角度が鋭角となる傾斜面と、を有し、前記傾斜面は、前記相対回転の方向とは異なる方向に延在している。

上記突出部は、その傾斜面が先頭になって被研磨物に対して進行するように研磨パッドと被研磨物とが相対回転されると、傾斜面（突出部の一側面）が被研磨物に好適に押圧される。このように、研磨パッドの研磨層における突出部の一側面が被研磨物の研磨に利用され易くなる。

上記研磨パッドにおいて、前記傾斜面の反対側に位置する前記突出部の側面は、前記基材層の主面に対して前記傾斜面の角度よりも大きい角度を有することが好ましい。
上記突出部において、傾斜面の反対側に位置する側面の角度が傾斜面の角度よりも小さい場合、傾斜面が倒れる方向（傾斜面の角度が小さくなる方向）に突出部が変形され難くなるため、被研磨物と傾斜面との接触面積が小さくなるおそれがある。この点、上記構成によれば、傾斜面が倒れる方向に突出部が変形され易くなるため、被研磨物と傾斜面の接触面積が大きくなり、上記突出部の一側面が被研磨物の研磨にさらに有効に利用され易くなる。

上記研磨パッドにおいて、前記傾斜面の反対側に位置する前記突出部の側面の角度は、前記基材層の主面に対して直角又は鋭角であることが好ましい。
上記突出部において、傾斜面の反対側に位置する側面の角度が鈍角の場合、傾斜面が倒れる方向に突出部が過剰に変形するおそれがある。この点、上記構成によれば、傾斜面が倒れる方向への突出部の過剰な変形が抑制されるとともに、突出部の弾性力が得られ易くなるため、被研磨物に対する傾斜面の押圧力が得られ易くなる。これにより、上記突出部の一側面が被研磨物の研磨にさらに有効に利用され易くなる。

上記研磨パッドにおいて、前記突出部は、前記傾斜面が延在する方向において離間された複数の突出部から構成されていることが好ましい。
この構成によれば、研磨用スラリーの流通路が好適に確保される。

上記研磨パッドは、前記基材層は、金属層と、前記研磨層の突出部よりも圧縮変形し易い弾性層とを備え、前記弾性層に前記研磨層が積層されてなることが好ましい。
この構成によれば、研磨パッドの突出部は、被研磨物の表面に追従し易くなる。

本発明によれば、研磨の効率を高めることが容易となる。

実施形態における研磨パッドを示す平面図である。 図１の２−２線に沿った断面図である。 研磨パッドの使用状態の一例を示す概略正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、研磨パッドの変更例を示す部分断面図である。

以下、研磨パッドの一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１及び図２に示すように、研磨パッド１１は、円形状の内周端１１ａと、同じく円形状の外周端１１ｂとを有し、基材層１２と、基材層１２の主面ＰＳに積層された研磨層１３とを有している。研磨パッド１１は、被研磨物との相対回転により被研磨物を研磨する用途に用いられる。

＜基材層＞
図２に示すように、研磨パッド１１の基材層１２は、金属層１２ａと、研磨層１３よりも圧縮変形し易い弾性層１２ｂとを備えている。金属層１２ａは、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等から構成される。弾性層１２ｂは、ゴム又はエラストマーから構成される。弾性層１２ｂは、非発泡体であってもよいし発泡体であってもよい。金属層１２ａと弾性層１２ｂとは図示を省略した接着層を介して接着されている。

＜研磨層＞
研磨パッド１１の研磨層１３は、弾性層１２ｂに積層されている。研磨層１３は、弾性層１２ｂに支持される平板状の支持部１４と、この支持部１４から突出する複数の突出部１５とを備えている。支持部１４と複数の突出部１５とは、ウレタンゴム等の弾性材料から一体に構成されている。研磨層１３と弾性層１２ｂ（基材層１２）とは図示を省略した接着層を介して接着されている。

研磨層１３の各突出部１５は、基材層１２（弾性層１２ｂ）の主面ＰＳに平行な先端面１５ａと、その先端面１５ａに連なる第１側面１５ｂと、その第１側面１５ｂの反対側の面である第２側面１５ｃとを有している。第１側面１５ｂ及び第２側面１５ｃは、図１に矢印で示す相対回転の方向ＲＤ（研磨パッド１１の周方向）と異なる方向に延在している。なお、各突出部１５の先端面１５ａは、基材層１２の主面ＰＳの状態や研磨層１３の寸法誤差により、例えば、±５°以内の程度の角度で傾斜していてもよい。

図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１１は、各突出部１５の延在する方向（第１側面１５ｂ及び第２側面１５ｃの延在する方向）が異なる複数の領域を有している。詳述すると、研磨パッド１１は、研磨層１３の平面視において、中心角を６０°として６等分した扇形の領域であって、図１における時計回りの順で領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６に区分される。領域Ａ１と領域Ａ４、領域Ａ２と領域Ａ５、及び領域Ａ３と領域Ａ６は、研磨パッド１１の平面視において、それぞれ対向して配置されている。領域Ａ１，Ａ４における各突出部１５は、図１の上下方向を基準の径方向Ｄ１とした場合、その径方向Ｄ１に沿って延在している。領域Ａ２，Ａ５における各突出部１５は、径方向Ｄ１から時計回りに６０°回転した径方向Ｄ２に沿って延在している。領域Ａ３，Ａ６における各突出部１５は、径方向Ｄ１から時計回りに１２０°回転した径方向Ｄ３に沿って延在している。

領域Ａ１，Ａ４における突出部１５は、径方向Ｄ１において離間された複数の突出部１５から構成されている。領域Ａ２，Ａ５、及び領域Ａ３，Ａ６における突出部１５についても、それぞれ径方向Ｄ２、及び径方向Ｄ３において離間された複数の突出部１５から構成されている。

また、領域Ａ１，Ａ４における突出部１５は、径方向Ｄ１と直交する方向において離間された複数の突出部１５から構成されている。領域Ａ２，Ａ５、及び領域Ａ３，Ａ６における突出部１５についても、それぞれ径方向Ｄ２と直交する方向、及び径方向Ｄ３に直交する方向において離間された複数の突出部１５から構成されている。

次に、研磨層１３における各突出部１５の詳細について説明する。
図２に示すように、各突出部１５の第１側面１５ｂは、基材層１２の主面ＰＳに対する角度である第１角度θ１が鋭角となる傾斜面ＴＳから構成されている。

この第１角度θ１は、８０°以下であることが好ましく、より好ましくは７０°以下であり、さらに好ましくは６０°以下である。この第１角度θ１は、１０°以上であることが好ましく、より好ましくは２０°以上であり、さらに好ましくは３０°以上である。また、各突出部１５の傾斜面ＴＳは、先端面１５ａの面積よりも広い面積を有することが好ましい。

各突出部１５において、基材層１２の主面ＰＳに対する第２側面１５ｃの角度である第２角度θ２は特に限定されないが、上記の第１角度θ１よりも大きいことが好ましく、上記の第１角度θ１よりも大きく、かつ直角又は鋭角であることがより好ましい。

なお、上述した第１角度θ１及び第２角度θ２は、各突出部１５において傾斜面ＴＳが延在する方向に対して直交する断面における角度を示す。また、基材層１２の主面ＰＳが凹凸を有する場合は、研磨パッド１１と被研磨物との相対回転の軸方向に対して直交する仮想面が角度の基準となる主面ＰＳに相当する。

＜研磨パッドの溝＞
図１に示すように、研磨パッド１１の溝１６は、研磨パッド１１の内周端１１ａから外周端１１ｂへ向かって直線状に延びる主幹溝１６ａと、主幹溝１６ａと研磨パッド１１の外周端１１ｂとを直線状に連結する分岐溝１６ｂとを備えている。主幹溝１６ａ及び分岐溝１６ｂは、研磨パッド１１の内周端１１ａと外周端１１ｂとの間において連続した溝１６を構成している。

図２に示すように、研磨パッド１１の溝１６は、突出部１５とこれに隣り合う突出部１５との間に形成されている。研磨パッド１１の溝１６は、研磨層１３からなる内底を有する第１溝１６ｃと、基材層１２（弾性層１２ｂ）からなる内底を有する第２溝１６ｄとから構成されている。第２溝１６ｄは、研磨層１３と研磨層１３とが離間した部分に形成され、突出部１５とこれに隣り合う突出部１５と間において基材層１２（弾性層１２ｂ）が露出している部分である。換言すると、研磨層１３は、基材層１２（弾性層１２ｂ）上に離間して配置された複数の研磨層１３から構成されることで、研磨パッド１１は、基材層１２を内底として構成された第２溝１６ｄを有している。なお、図１では、第１溝１６ｃと第２溝１６ｄと区別するために第２溝１６ｄを梨地模様で示している。

＜研磨パッドの各寸法＞
研磨パッド１１の直径は特に限定されないが、例えば、１０〜１０００ｍｍ程度である。研磨パッド１１の各部分の寸法についても特に限定されないが、平面視において突出部１５の幅は３〜２０ｍｍ程度であり、突出部１５の長さは５〜５０ｍｍ程度であり、溝１６の幅は、３〜２０ｍｍ程度に設定される。また、突出部１５の高さは、５〜３０ｍｍ程度に設定される。

＜研磨パッドの使用方法及び研磨パッドの作用＞
研磨パッド１１は、例えば、回転駆動装置を備えた周知の研磨機に取り付けられる。被研磨物の表面は、研磨パッド１１と被研磨物との相対回転により研磨される。被研磨物としては、ガラス板、ステンレス板、アルミニウム板等の板材が挙げられる。なお、こうした研磨では、砥粒を含む研磨用スラリーが用いられる。

図３には、研磨パッド１１の使用状態の一例を示している。研磨パッド１１は、研磨機の回転軸ＲＳに取り付けられる。被研磨物としてのガラス板ＧＳは、支持台Ｂ上に固定されている。研磨用スラリーＳＬは、回転軸ＲＳの中空部、及び研磨パッド１１の中央の貫通孔を通じてガラス板ＧＳの上面と研磨層１３との間に供給される。研磨パッド１１は、研磨層１３における各突出部１５の傾斜面ＴＳが先頭になってガラス板ＧＳに対して進行する方向に回転される。これにより、ガラス板ＧＳの上面が研磨される。このとき、研磨パッド１１の有する溝１６は、研磨用スラリーや研磨屑の流路となり、研磨用スラリーや研磨屑は、研磨パッド１１の外周端１１ｂから排出される。

本実施形態の研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５は、基材層１２の主面ＰＳに平行な先端面１５ａと、その先端面１５ａに連なるとともに基材層１２の主面ＰＳに対する角度が鋭角となる傾斜面ＴＳとを有している。この傾斜面ＴＳは、研磨パッド１１と被研磨物との相対回転の方向ＲＤとは異なる方向に延在している。こうした研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５は、その傾斜面ＴＳが先頭になって被研磨物に対して進行するように研磨パッド１１と被研磨物とが相対回転されると、傾斜面ＴＳ（突出部１５の一側面）が被研磨物に好適に押圧される。このように、研磨パッド１１の研磨層１３における突出部１５の一側面が被研磨物の研磨に利用され易くなる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）本実施形態の研磨パッド１１は、被研磨物との相対回転により被研磨物を研磨する用途に用いられるものであり、基材層１２とこの基材層１２の主面ＰＳに積層された研磨層１３とを有している。研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５は、基材層１２の主面ＰＳに平行な先端面１５ａと、その先端面１５ａに連なるとともに基材層１２の主面ＰＳに対する角度が鋭角となる傾斜面ＴＳとを有している。各突出部１５の傾斜面ＴＳは、研磨パッド１１と被研磨物との相対回転の方向ＲＤとは異なる方向に延在している。

この構成によれば、研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５の一側面（第１側面１５ｂ）が被研磨物の研磨に有効に利用され易くなるため、研磨の効率を高めることが容易となる。

（２）研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５において、第２角度θ２が第１角度θ１よりも小さい場合、傾斜面ＴＳが倒れる方向（第１角度θ１が小さくなる方向）に各突出部１５が変形され難くなるため、被研磨物と傾斜面ＴＳとの接触面積が小さくなるおそれがある。この点、上記研磨パッド１１において、研磨層１３の各突出部１５における第２側面１５ｃは、傾斜面ＴＳの第１角度θ１よりも大きい第２角度θ２を有することが好ましい。この場合、傾斜面ＴＳが倒れる方向に各突出部１５が変形され易くなるため、被研磨物と傾斜面ＴＳの接触面積が大きくなり、各突出部１５の一側面が被研磨物の研磨にさらに有効に利用され易くなる。これにより、研磨の効率をさらに高めることが容易となる。

（３）研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５において、第２角度θ２が鈍角の場合、傾斜面ＴＳが倒れる方向に各突出部１５が過剰に変形するおそれがある。この点、研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５において、第２角度θ２は、基材層１２の主面ＰＳに対して直角又は鋭角であることが好ましい。この場合、傾斜面ＴＳが倒れる方向への各突出部１５の過剰な変形が抑制されるとともに、各突出部１５の弾性力が得られ易くなるため、被研磨物に対する傾斜面ＴＳの押圧力が得られ易くなる。これにより、各突出部１５の一側面が被研磨物の研磨にさらに有効に利用され易くなる。これにより、研磨の効率をさらに高めることが容易となる。

（４）研磨パッド１１において、研磨層１３の突出部１５は、傾斜面ＴＳが延在する方向において離間された複数の突出部１５から構成されていることが好ましい。この場合、研磨用スラリーの流通路が好適に確保されるため、研磨の効率を高めることがさらに容易となる。

（５）研磨パッド１１の基材層１２は、金属層１２ａと、研磨層１３の突出部１５よりも圧縮変形し易い弾性層１２ｂとを備え、この弾性層１２ｂに研磨層１３が積層されていることが好ましい。この場合、研磨パッド１１の各突出部１５は、被研磨物の表面に追従し易くなるため、研磨の効率を高めることがさらに容易となる。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・前記研磨パッド１１の基材層１２は、弾性層１２ｂを備えているが、この弾性層１２ｂを省略してもよい。

・前記研磨パッド１１の突出部１５は、傾斜面ＴＳが延在する方向において離間された複数の突出部１５から構成されているが、傾斜面ＴＳが延在する方向において一体となった突出部１５に変更してもよい。

・図４（ａ）に示すように、研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５について、先端面１５ａ側のみに傾斜面ＴＳを有するように変更してもよい。この場合、各突出部１５の断面視において、第１側面１５ｂの全体に対する傾斜面ＴＳの割合は、３０％以上であることが好ましく、より好ましくは４０％以上であり、さらに好ましくは５０％以上である。なお、図４（ａ）に示される突出部１５の第１側面１５ｂにおいて、傾斜面ＴＳと突出部１５の基端との間における面の角度は、基材層１２の主面ＰＳに対して９０°以上、１２０°以下であることが好ましい。

・図４（ｂ）に示すように、研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５の第２側面１５ｃは、異なる角度を有する複数の面から構成されてもよい。
・図１に示すように、研磨パッド１１の研磨層１３における各突出部１５において、傾斜面ＴＳが延在する方向の両端面は、その方向に対して直交せずに傾斜した面であるが、そうした両端面の角度は適宜変更することができる。

・前記研磨パッド１１の研磨層１３は、基材層１２（弾性層１２ｂ）上に離間して配置される複数の研磨層１３から構成されているが、一体となった単数の研磨層から構成されてもよい。

・前記研磨パッド１１は、各突出部１５の延在する方向に基づいて領域Ａ１〜Ａ６に区分されているが、これに限定されず、区分する領域の数や形状は変更されてもよい。また、研磨パッド１１における領域を特に設定せずに、各突出部１５を研磨パッドの中心から放射状となるように延在してもよい。

・前記研磨パッド１１は、研磨層１３側から見た平面視（図１）において反時計回りとなるように相対回転させて使用するが、時計回りとなるように相対回転させて使用する研磨パッドに変更されてもよい。この場合の研磨パッドは、研磨層１３の各突出部１５における第２側面１５ｃに傾斜面ＴＳを有するように変更される。

・前記研磨パッド１１の研磨層１３（各突出部１５）に砥粒を含有させることで、研磨用スラリーを用いずに水等を研磨用液として被研磨物を研磨してもよい。
・前記研磨パッド１１を回転させずに、被研磨物を回転させることで被研磨物を研磨してもよい。また、研磨パッド１１は、複数の研磨パッドを遊星歯車機構により同時に回転させて用いる研磨機に装着して用いてもよい。

１１…研磨パッド、１２…基材層、１２ａ…金属層、１２ｂ…弾性層、１３…研磨層、１５…突出部、１５ａ…先端面、１５ｃ…第２側面、ＧＳ…ガラス板、ＰＳ…主面、ＲＤ…相対回転の方向、ＴＳ…傾斜面、θ１…第１角度、θ２…第２角度。

Claims (5)

1. 基材層と前記基材層の主面に積層された研磨層とを有してなり、被研磨物との相対回転により前記被研磨物を研磨する研磨パッドであって、
   前記研磨層は、突出部を備え、
   前記突出部は、前記基材層の主面に平行な先端面と、その先端面に連なるとともに前記基材層の主面に対する角度が鋭角となる傾斜面と、を有し、
   前記傾斜面は、前記相対回転の方向とは異なる方向に延在し、
   前記研磨層は、前記基材層上に離間して配置される複数の研磨層から構成され、
   前記研磨層と研磨層との間には、前記基材層を内底面とする溝が形成され、
   前記溝は、前記傾斜面の延在する方向に沿うとともに前記研磨パッドの内周端から外周端へ向かって延びることを特徴とする研磨パッド。
2. 前記傾斜面の反対側に位置する前記突出部の側面は、
   前記基材層の主面に対して前記傾斜面の角度よりも大きい角度を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記傾斜面の反対側に位置する前記突出部の側面の角度は、
   前記基材層の主面に対して直角又は鋭角であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
4. 前記突出部は、前記傾斜面が延在する方向において離間された複数の突出部から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の研磨パッド。
5. 前記基材層は、金属層と、前記研磨層の突出部よりも圧縮変形し易い弾性層とを備え、
   前記弾性層に前記研磨層が積層されてなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の研磨パッド。