研磨パッドおよびその製造方法
【課題】裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッド１の製造方法は、研磨面１１に溝１２が形成された研磨パッド１を製造するための方法であり、パッド素材となるシート状の人工皮革１０を研磨面１１と垂直な方向に均一にプレスする第１プレス工程と、人工皮革１０の研磨面１１を、形成したい溝１２に応じた形状のフレームからなる溝形成用金型５１によってプレスする第２プレス工程との２段階のプレス工程を含んでいる。この製造方法によれば、溝１２が溝形成用金型５１を用いたプレス加工によって形成され、溝１２周辺の材料が圧縮されて密度が高くなっているために、研磨パッド１の裏面までスラリーが浸潤し難くなっている。また、研磨面１１の研磨部位１３も第１プレス工程で圧縮されて剛性が高められているので、十分な研磨力を有している。
【解決手段】研磨パッド１の製造方法は、研磨面１１に溝１２が形成された研磨パッド１を製造するための方法であり、パッド素材となるシート状の人工皮革１０を研磨面１１と垂直な方向に均一にプレスする第１プレス工程と、人工皮革１０の研磨面１１を、形成したい溝１２に応じた形状のフレームからなる溝形成用金型５１によってプレスする第２プレス工程との２段階のプレス工程を含んでいる。この製造方法によれば、溝１２が溝形成用金型５１を用いたプレス加工によって形成され、溝１２周辺の材料が圧縮されて密度が高くなっているために、研磨パッド１の裏面までスラリーが浸潤し難くなっている。また、研磨面１１の研磨部位１３も第１プレス工程で圧縮されて剛性が高められているので、十分な研磨力を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドに関するものであり、特に、研磨面に溝が形成された研磨パッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の表面を平坦化するために、化学機械研磨が用いられている。化学機械研磨は、基板などのワークと研磨パッドとの間に研削性微粒子であるスラリーを供給し、研磨パッドをワークに対して摺動させることによって行われる。研磨パッドがワークに対して摺動することにより、それらの間に供給されたスラリーは、ワーク表面に化学反応を起こさせるとともに、化学反応を起こしたワーク表層を研削する。従って、スラリーが研磨パッドの表面に均一に分布していないと、ワークの研磨に偏りが生じるおそれがある。特に、大面積のワーク表面を短時間で研磨するために研磨パッドの研磨面を大きくする場合には、いかにしてスラリーを研磨面の全体に均一に行き渡らせ、保持させるかが重要になってくる。
【０００３】
特許文献１，２には、研磨パッドの研磨面にスラリーを均一に分布させるために、研磨面に所定のパターンの溝が形成された研磨パッドが開示されている。これらの技術によれば、スラリーが研磨パッドの研磨面に形成された溝に保持されるため、研磨対象の基板を均一に研磨することができる。
【０００４】
このような研磨パッドを作製する方法としては、以下の２通りの方法が一般的に用いられている。図７は、研磨面に溝が形成された研磨パッドを作製するための第１の方法を示す模式図である。この方法では、まず、人工皮革などのパッド素材１００を検品した後、図７に示すように、パッド素材１００の研磨面１０１を平坦なプレス面を有するプレス部材１１０を備えたプレス機により均一にプレスする。その結果、パッド素材１００は、研磨面１０１と垂直な方向に５０％程度に圧縮される。そして、パッド素材１００の厚みを検査する。
【０００５】
次に、溝幅と等しい厚みを有するダイヤモンドホイールを用いて、圧縮したパッド素材１００の研磨面１０１に切溝加工を施す。この切溝加工は、研磨面１０１に形成したい溝の本数分だけ行われる。最後に、溝幅をマイクロスコープによって検査する。以上により、研磨パッド１０５が完成する。この研磨パッド１０５の溝１０２にはスラリーが溜まり、溝１０２以外の研磨部位１０３によってワークを研磨する。
【０００６】
一方、図８は、研磨面に溝が形成された研磨パッドを作製するための第２の方法を示す説明図である。この方法では、格子状（升目状）のフレームを有する溝形成用金型を使用する。まず、パッド素材１００および溝形成用金型１１１を検品した後、図８に示すように、溝形成用金型１１１によってパッド素材１００の研磨面１０１をプレスする。これにより、パッド素材１００の研磨面１０１のうち、金型１１１のフレーム部分が圧接される領域に溝１０２が形成される。また、金型１１１のフレーム部分が圧接されない領域は、研磨部位１０３となる。そして最後に、溝幅をマイクロスコープによって検査する。以上により、研磨パッド１０５が完成する。
【０００７】
以上のようにして溝１０２が形成された研磨パッド１０５について、図９に示すように、研磨面１０１と反対側の裏面に両面テープ１１５を貼着し、この両面テープ１１５によって研磨パッド１０５を化学機械研磨装置の所定の取付位置に固定する。
【特許文献１】特開２０００−３５４９５２号公報（平成12年12月26日公開）
【特許文献２】特開２００６−１９６９０７号公報（平成18年７月27日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、研磨面に溝が形成された従来の研磨パッド１０５は、短寿命であったり、研磨力が十分でなかったりするなどの問題を抱えている。
【０００９】
上述した第１の方法では、パッド素材１００を切り取ることにより溝１０２を形成するため、切り取り時のダメージにより、研磨中に研磨パッド１０５が破れてしまうことがある。また、研磨パッド１０５のうち溝１０２が形成されている部分は、材料が除去されて少なくなっているので、図１０に示すように、溝１０２から研磨パッド１０５に染み込んだスラリーが両面テープ１１５の裏面まで達し易くなっている。それゆえ、両面テープ１１５と研磨パッド１０５との間にスラリーが入り込み、研磨パッド１０５が両面テープ１１５から剥がれてしまうことがある。図１１は、未使用の研磨パッド１０５の裏面の様子を示す図であり、図１２は、剥がれた研磨パッド１０５の裏面の様子を示した図である。図１２から、剥がれた研磨パッドでは、両面テープと研磨パッドとの間にスラリーが入り込んでいたことが分かる。
【００１０】
一方、上述した第２の方法では、１度のプレスによってパッド素材１００の圧縮と溝１０２の形成との双方を行っているため、研磨パッド１０５のうち、ワークを摺擦する研磨部位１０３を十分に圧縮することができない。具体的には、第１の方法によって作成された研磨パッド１０５では、上述したように研磨部位１０３が約５０％の厚みになるように圧縮されるのに対し、第２の方法では、研磨部位１０３が７０％から８０％程度の厚みにしか圧縮されない。それゆえ、第２の方法で作製した研磨パッド１０５は、研磨部位１０３の剛性が不足し、十分な研磨力を得ることができないという問題を抱えている。
【００１１】
さらに、第２の方法の場合、溝１０２に対応する領域と研磨部位１０３に対応する領域との双方を同時にプレスするために、溝１０２に対応する領域に押し圧が十分にかからず、形成された溝１０２が浅くなってしまうという問題もある。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る研磨パッドの製造方法は、研磨面に溝が形成された研磨パッドの製造方法であって、上記研磨パッドのパッド素材を研磨面と垂直な方向に均一にプレスする圧縮工程と、上記パッド素材の研磨面にプレス加工により溝を形成する溝形成工程とを含んでいることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、溝形成工程においてプレス加工によって溝が形成されるため、溝周辺の材料は、圧縮されて密度が高くなる。それゆえ、切溝加工の場合とは異なり、スラリーが研磨パッドの裏面まで浸潤し難くなる。さらに、上記の構成によれば、溝形成工程とは別に研磨パッドのパッド素材を均一にプレスする圧縮工程が含まれているため、研磨面のうち、溝が形成されておらずワークを摺擦する研磨部位についても、十分に圧縮を行い、剛性を高めることができる。それゆえ、得られた研磨パッドが十分な研磨力を有するようになる。
【００１５】
さらに、溝形成工程では、研磨面のうち、研磨部位に対応する領域をプレスする必要がないため、溝に対応する領域に十分な大きさのプレス圧が伝わる。それゆえ、十分な深さの溝を容易に形成することができる。
【００１６】
なお、上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくなるように、パッド素材をプレスすることが好ましい。
【００１７】
従来の第２の方法によれば、研磨部位は、最大でも７０から８０％程度の厚みにしか圧縮されないため、研磨部位が十分な剛性を得ることができない。これに対して、本発明の上記構成によれば、パッド素材を圧縮する圧縮工程が溝形成工程とは別に含まれているため、研磨部位を７０％未満の厚みになるように圧縮することができる。このように、圧縮工程でのパッド素材の圧縮率を高めれば、研磨部位の剛性が高くなり、研磨パッドの研磨力が向上する。なお、３０％を大きく下回るような厚みにパッド素材を圧縮するのは困難であるが、３０％以上の厚みになるように圧縮するのは十分に可能である。
【００１８】
さらに、上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、パッド素材をプレスすることがより好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、圧縮工程でのパッド素材の圧縮率をさらに高めることにより、研磨パッドの研磨力を一層向上させることができる。また、溝形成工程ではプレス加工によってパッド素材に溝を形成するため、溝部においてはさらに高い圧縮率でパッド素材を圧縮する必要がある。ここで、圧縮工程でのパッド素材の厚みを４５％以上に留めておくことにより、溝形成工程において十分な深さの溝をプレス加工により形成することができる。
【００２０】
なお、本発明に係る研磨パッドの製造方法では、上記溝形成工程、上記圧縮工程のいずれを先に行ってもよいが、上記溝形成工程を上記圧縮工程の後に行うことが好ましい。
【００２１】
溝形成工程を圧縮工程の前に行う場合、プレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれることにより、研磨部位の表面形状が山形となる。このように一度研磨部位の表面形状が山形になると、その後に研磨部位を均一にプレスしたとしても、研磨部位を平坦に戻すことができない。これに対して溝形成工程を圧縮工程の後に行う場合、まず、パッド素材の圧縮が行われることにより、パッド素材全体の剛性が高くなる。それゆえ、次のプレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれにくくなり、結果として、研磨部位の表面を平坦にすることができる。従って、研磨力の均一な研磨パッドを得ることができる。
【００２２】
また、上記溝形成工程でのプレス温度は、上記圧縮工程でのプレス温度よりも低いことが好ましい。
【００２３】
溝形成工程でのプレス温度が圧縮工程でのプレス温度よりも高い場合、プレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれ易くなり、研磨部位の表面形状が山形となる傾向にある。しかしながら、本発明の上記構成によれば、溝形成工程でのプレス温度が圧縮工程でのプレス温度よりも低いために、プレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれにくくなる。それゆえ、研磨部位の表面が平坦で、研磨力の均一な研磨パッドを得ることができる。
【００２４】
なお、本発明に係る研磨パッドの製造方法では、上記パッド素材が人工皮革であることが好ましい。上記構成によれば、安価に入手できる人工皮革を用いることにより、機能性の高い研磨パッドを安価に製造することができる。
【００２５】
この場合、上記溝形成工程でのプレス温度は、１２０℃よりも高く１６０℃よりも低いことが好ましい。上記構成によれば、後述する実施例に示すように、十分な深さの溝と平坦な研磨部位とを有する研磨パッドを得ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る研磨パッドは、研磨面を有し、パッド素材を成形してなる研磨パッドであって、プレス加工によって形成された溝を上記研磨面に有し、上記研磨面のうちの上記溝を除く研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％未満になるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、研磨パッドは、プレス加工によって形成された溝を有しているため、溝周辺の材料が圧縮され、密度が高くなっている。それゆえ、切溝加工によって形成された溝とは異なり、スラリーが研磨パッドの裏面まで浸潤し難くなっている。さらに、研磨対象となるワークを摺擦する研磨部位では、パッド素材が成形前の厚みの７０％未満になるように圧縮されているため、研磨部位の剛性が向上している。それゆえ、研磨パッドは十分な研磨力を有している。なお、３０％を大きく下回るような厚みにパッド素材を圧縮するのは困難であるが、３０％以上の厚みになるように圧縮するのは十分に可能である。
【００２８】
さらに、上記研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、研磨部位の圧縮率がさらに高くなっていることにより、研磨パッドの研磨力を一層向上させることができる。また、研磨面の溝はプレス加工によって形成されているため、溝部の圧縮率は研磨部位よりも高くなっている。ここで、研磨部位の厚みを当初のパッド素材の４５％以上にすることにより、十分な深さの溝を得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る研磨パッドの製造方法は、研磨パッドのパッド素材を研磨面と垂直な方向に均一にプレスする圧縮工程と、パッド素材の研磨面にプレス加工により溝を形成する溝形成工程とを含んだ構成となっている。
【００３１】
それゆえ、上述したように、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッドを得ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る研磨パッドは、プレスによって形成された溝を研磨面に有し、研磨面のうちの溝を除く研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前のパッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくなるように、研磨面と垂直な方向に圧縮された構成となっている。
【００３３】
それゆえ、上述したように、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
〔実施形態〕
本発明の一実施形態について図１から図６に基づいて説明すると以下の通りである。図２は、本発明の一実施形態を示すものであり、研磨パッドの構造を示す図である。なお、図２の上側の図は研磨パッド１の平面図であり、下側の図は、上側の図の一点鎖線の位置において鉛直方向に研磨パッド１を切断したときの研磨パッド１の縦断面図である。
【００３５】
本実施形態の研磨パッド１は、パッド素材を成形してなるものであり、化学機械研磨装置に好適に使用することができる。研磨パッド１のパッド素材としては、ウレタン樹脂などからなるシート状の公知の各種人工皮革１０を使用することができる。具体的には、ナイロン繊維不織布のウレタン湿式発泡により製作したベロアタイプの人工皮革などが好適であるが、特に限定されない。そして、この人工皮革１０の、ワークと対向する研磨面１１には、図２に示すように、全面に渡って溝１２が設けられている。これにより、人工皮革１０の研磨面１１は、溝１２とワークを摺擦する研磨部位１３とから構成される。
【００３６】
本実施形態の研磨パッド１では、上述した従来の研磨パッドと同様、研磨面１１全体に渡って形成された溝１２によって、酸化セリウムなどを含むスラリーが好適に保持され、基板などのワークを均一に研磨することができるようになっている。なお、図２では、個々の研磨部位１３の形状が正方形となっているが、本発明はこの形状に限定されず、研磨用途に適した形状にすることができる。個々の研磨部位１３の大きさとしては、例えば８ｍｍ四方や３０ｍｍ四方など、様々な大きさに設定することができる。同様に、溝１２の幅も例えば２ｍｍなど、様々に設定することができる。
【００３７】
本実施形態の研磨パッド１の溝１２は、切溝加工ではなく、人工皮革１０の研磨面１１を溝形成用金型により厚み方向（研磨面１１と垂直な方向）にプレスするプレス加工によって形成されている。さらに、研磨パッド１の研磨面１１のうち、溝１２以外の研磨部位１３も、厚み方向に圧縮されている。この圧縮は、完成した研磨パッド１の研磨部位１３の厚みが成形前のパッド素材（ここでは人工皮革１０）の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくになるように行われていることが好ましく、４５％以上５５％以下になるように行われていることがより好ましい。なお、研磨パッド１における研磨部位１３がどの程度圧縮されているかは、研磨部位１３の密度を測定したり、断面を観察したりすることによって知ることができる。
【００３８】
次に、上述した研磨パッド１の製造方法について説明する。図１は本実施形態の研磨パッドの製造方法の概要を示す模式図であり、図４は本実施形態の研磨パッドの詳細な製造方法を示すフロー図である。本実施形態の研磨パッドの製造方法は、図１に示すように、パッド素材である人工皮革１０の研磨面１１全体を均一にプレスすることによりパッド素材を圧縮する第１プレス工程（圧縮工程）と、人工皮革１０の研磨面１１を溝形成用金型５１でプレスすることにより人工皮革１０の研磨面１１に溝１２を形成する第２プレス工程（溝形成工程）との２段階のプレス工程を含んでいる点が特徴的である。
【００３９】
研磨パッド１の製造にあたって、図４に示すように、まず、研磨パッド１の素材となるシート状の人工皮革１０を検品し、人工皮革１０の表面に傷などがないかを確認する（Ｓ１）。次に、後続の第１プレス工程のために、プレス機に対し、第１プレス時のプレス温度および圧力を設定する（Ｓ３）。第１プレス時のプレス温度および圧力は、研磨パッド１の材質や用途に応じて適宜設定することができる。
【００４０】
続いて、ステップＳ１において検品した人工皮革１０をプレス機のプレス台に載置した後（Ｓ５）、ステップＳ３で設定したプレス温度および圧力で人工皮革１０の研磨面１１を所定の時間だけ均一にプレスする（Ｓ７；第１プレス工程）。このステップでは、図４に示すように、金属などからなり平坦なプレス面を有するプレス部材５０によって、人工皮革１０の研磨面１１を厚み方向（研磨面１１と垂直な方向）に均一にプレスする。これにより、人工皮革１０全体が厚み方向に圧縮される。
【００４１】
このとき、人工皮革１０の厚みがプレス前の７０％未満になるようにプレスを行うことが好ましく、５５％以下になるようにプレスを行うことがより好ましい。ここで圧縮率を高くすればするほど、研磨部位の剛性が上がり、研磨力の高い研磨パッドを得ることができる。また、人工皮革１０は、通常、厚みが３０％を大きく下回るように圧縮するのは困難である。従って、このステップでは、人工皮革１０の厚みがプレス前の３０％よりも大きくなるようにプレスを行うことが好ましい。また、後の第２プレス工程では、溝を形成するために人工皮革１０をさらに圧縮する必要があるため、このステップでは、人工皮革１０の厚みが４５％以上になるようにプレスを行うことがより好ましい。
【００４２】
そして、第１プレス後の人工皮革１０の厚みをダイヤルゲージにより０．０１ｍｍ単位で測定し、人工皮革１０の厚みが適切な厚みになっているかを検査する（Ｓ９）。
【００４３】
次に、後続の第２プレス工程で用いる溝形成用金型５１を検品する（Ｓ１１）。図３は、本発明の一実施形態を示すものであり、溝形成用金型５１の構造を示す図である。なお、図３の上側の図は溝形成金型５１の平面図であり、下側の図は、上側の図の一点鎖線の位置において鉛直方向に溝形成金型５１を切断したときの溝形成金型５１の縦断面図である。図３に示すように、溝形成金型５１は、格子状（升目状）のフレームを有している。溝形成金型５１のフレーム部分は、四角柱形状で、研磨パッド１に形成したい溝１２と合致する形状となっている。なお、溝形成金型５１のフレームの形状は、研磨パッド１の研磨面１１に形成したい溝の形状に応じて様々に変更することができ、図３の形状に限定されない。本ステップでは、この溝形成用金型５１に傷などがないかを確認する。
【００４４】
続いて、後続の第２プレス工程のために、プレス機に対し、第２プレス時のプレス温度および圧力を設定する（Ｓ１３）。第２プレス時のプレス温度および圧力も、第１プレス時の場合と同様に、研磨パッド１の材質や用途に応じて適宜設定することができる。ただし、後述する実施例に示すように、第２プレス時のプレス温度は、第１プレス時のプレス温度よりも低いことが好ましい。
【００４５】
続いて、第１プレス後の人工皮革１０およびステップＳ１１において検品した溝形成用金型５１をプレス機にセットし（Ｓ１５）、ステップＳ１３で設定したプレス温度および圧力で人工皮革１０の研磨面を所定の時間だけ溝形成用金型５１でプレスする（Ｓ１７；第２プレス工程）。これにより、人工皮革１０の研磨面１１に、溝形成用金型５１のフレーム部分に対応する溝１２が形成される。一方、人工皮革１０の研磨面のうち、溝形成用金型５１のフレーム部分が圧接されない領域については圧縮がなされず、その結果、溝１２よりも突出した研磨部位１３が形成される。以上のようにして研磨パッド１が完成する。
【００４６】
以上のように、本実施形態の研磨パッドの製造方法では、溝形成用金型５１を用いたプレス加工によって溝１２を形成する。それゆえ、得られた研磨パッド１の溝１２の周辺は、材料が圧縮されて密度が高くなっている。従って、切溝加工を施したときと異なり、スラリーが研磨パッド１の溝１２から裏面へと浸潤し難くなっている。
【００４７】
そして、研磨パッド１の研磨部位１３も、第１プレスによって厚みが７０％未満、好ましくは５５％以下になるように厚み方向に圧縮されているため、研磨部位１３は十分な剛性を有している。それゆえ、従来の研磨パッドと異なり、十分な研磨能力を有している。以上のように、本実施形態では、第１プレスおよび第２プレスの２段階のプレスを行うことにより、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッド１を実現している。
【００４８】
さらに、第２プレス工程では、研磨パッド１の研磨面１０１のうち、研磨部位１３に対応する領域の圧縮を行う必要がないため、溝１２に対応する領域にプレス圧が十分に伝わり、研磨面１０１に十分な深さの溝１２を形成することができるという利点もある。
【００４９】
また、ダイヤモンドホイールにより手作業で切溝加工を行う場合には、溝の形状が直線形状に制限されたり、溝の形成に時間がかかったりするが、本実施形態では、溝形成用金型５１を用いたプレス加工によって溝１２を形成するため、溝１２の形状を自由自在に設計することができるとともに、溝のパターンが複雑な場合であっても短時間で溝を形成することができる。
【００５０】
なお、人工皮革１０を均一に圧縮する第１プレスと研磨面１１に溝１２を形成する第２プレスとはどちらを先に行ってもよいが、研磨部位１３の平坦性を確保する観点からは、上述した実施形態に示したように、第１プレス、第２プレスの順にプレスを行うことが好ましい。その理由について以下に説明する。図５は、人工皮革１０に対して第２プレス、第１プレスの順にプレスを行った場合の研磨パッド１の構造を示す説明図であり、図６は、人工皮革１０に対して第１プレス、第２プレスの順にプレスを行った場合の研磨パッド１の構造を示す説明図である。
【００５１】
従来の第２の方法のように、未圧縮の人工皮革１０に対して溝形成用金型５１を用いて溝１２を形成する場合、研磨部位１３のうち、溝１２と隣接する領域は、溝１２の底部へと引きずり込まれることにより、高さが低くなる傾向にある。その一方で、研磨部位１３の中央付近は、溝１２に引き込まれることがないため、高さが殆ど変化しない。その結果、研磨部位１３の形状が図５に示すように山形となり、平坦さが失われてしまう。一旦このようになると、後から研磨部位１３を均一にプレスしても、研磨部位１３が平坦にならない。
【００５２】
これに対して第１プレスの後に第２プレスを行う場合、第２プレスの前に、人工皮革１０が第１プレスによって圧縮されるため、人工皮革１０全体の剛性が高くなる。それゆえ、第２プレスによって溝１２を形成する際に、研磨部位１３のうち、溝１２と隣接する領域が溝１２の底部へ引き込まれにくくなる。その結果、図６に示すように、研磨部位１３の平坦性が確保されるのである。
【００５３】
〔実施例〕
以下では、上述した製造方法による研磨パッドの製造例について説明する。
【００５４】
（実施例１）
本実施例では、研磨パッド１のパッド素材として、ナイロン繊維不織布のウレタン湿式発泡により製作したベロアタイプの人工皮革を用いた。なお、この人工皮革は、繊維とウレタンとの比率が５０：５０となっている。そして、上述したステップＳ５において、第１プレス時のプレス温度を１７０℃、圧力を８Ｋｇｆ／ｃｍ２（≒０．７８ＭＰａ）に設定した。そして、ステップＳ７において第１プレスを３分間行い、人工皮革の厚みがプレス前の５０％になるように人工皮革１０を圧縮した。
【００５５】
また、上述したステップＳ１３において、第２プレス時のプレス温度を１４０℃、圧力を１０Ｋｇｆ／ｃｍ２（≒０．９８ＭＰａ）に設定した。そして、ステップＳ９において、第２プレスを５分間行い、人工皮革１０の研磨面１１に溝１２を形成した。形成された溝１２部分の厚みは初期（第１プレス前）の約３０％であった。
【００５６】
以上の条件で研磨パッド１を製造したところ、研磨面１１に溝１２が形成された研磨パッド１を得ることができた。この研磨パッド１の研磨部位１３は、上述したように厚みが５０％になるまで圧縮されているため、十分な剛性を有し、研磨性に優れていた。また、溝１２の深さおよび研磨部位１３の平坦性も良好であった。
【００５７】
（実施例２）
本実施例では、上述したステップＳ１３において、第２プレス時のプレス温度を１２０℃に設定した。それ以外は実施例１と同じ条件とした。
【００５８】
この条件で研磨パッド１を製造したところ、基本的に実施例１の研磨パッドと同様の性能が得られたが、研磨面１１に形成された溝１２が浅くなる傾向にあった。これは、第２プレス時のプレス温度が低いために、人工皮革１０の研磨面１１に十分に目がつかなかったためと考えられる。
【００５９】
（実施例３）
本実施例では、上述したステップＳ１３において、第２プレス時のプレス温度を１６０℃に設定した。それ以外は実施例１と同じ条件とした。
【００６０】
この条件で研磨パッド１を製造したところ、基本的に実施例１の研磨パッドと同様の性能が得られ、研磨面１１に十分な深さの溝１２が形成されたものの、溝１２周辺の研磨部位１３が溝に引き込まれ、研磨部位１３の平坦性が低下する傾向にあった。
【００６１】
（まとめ）
実施例１の結果などから、研磨部位１３を十分に圧縮するためには、第１プレス時のプレス温度を１７０℃近辺（具体的には１６０℃以上１８０℃以下）にすることが好ましいといえる。また、実施例３の結果から、研磨部位１３の平坦性を確保するためには、第２プレス時のプレス温度を少なくとも第１プレス時のプレス温度よりも低くすることが好ましく、具体的には、第２プレス時のプレス温度を１６０℃未満にすることがより好ましいことが分かった。
【００６２】
一方、実施例２の結果から、研磨面１１に十分な深さの溝１２を形成するためには、第２プレス時のプレス温度を１２０℃以上にすることが好ましいことが分かった。そして、実施例１の結果から、第２プレス時のプレス温度を１４０℃近辺（具体的には１３０℃以上１５０℃以下）にすれば、研磨面１１の平坦性を確保し、かつ、十分な深さの溝１２を形成することができることが分かった。
【００６３】
従って、第２プレス時の温度は、１２０℃よりも高くかつ１６０℃よりも低いことが好ましく、１４０℃であることが特に好ましいといえる。
【００６４】
本発明は上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６５】
また、本明細書で示した数値範囲以外であっても、本発明の趣旨に反しない合理的な範囲であれば、本発明に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば研磨面に溝が形成された研磨パッドが提供されるため、化学機械研磨装置の研磨パッドの製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、研磨パッドの製造方法の概要を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであり、研磨面に溝が形成された研磨パッドの構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであり、溝形成用金型の構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであり、研磨パッドの詳細な製造方法を示すフロー図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すものであり、第２プレス、第１プレスの順にプレスを行った場合の研磨部位の形状を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すものであり、第１プレス、第２プレスの順にプレスを行った場合の研磨部位の形状を示す模式図である。
【図７】従来の技術を示すものであり、研磨面に溝が形成された研磨パッドを製造するための第１の方法を示す模式図である。
【図８】従来の技術を示すものであり、研磨面に溝が形成された研磨パッドを製造するための第２の方法を示す模式図である。
【図９】従来の技術を示すものであり、研磨パッドの裏面に両面テープが貼着された様子を示す断面図である。
【図１０】従来の技術の問題点を示すものであり、スラリーが研磨パッドの研磨面に設けられた溝から入り込み、裏面へ到達する様子を示す模式図である。
【図１１】未使用の研磨パッドの裏面の様子を示す図である。
【図１２】剥がれた研磨パッド１０５の裏面の様子を示した図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 研磨パッド
１０ 人工皮革（パッド素材）
１１ 研磨面
１２ 溝
１３ 研磨部位
５０ プレス部材
５１ 溝形成用金型
１００ パッド素材
１０１ 研磨面
１０２ 溝
１０３ 研磨部位
１０５ 研磨パッド
１１０ プレス部材
１１１ 金型
１１５ 両面テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドに関するものであり、特に、研磨面に溝が形成された研磨パッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の表面を平坦化するために、化学機械研磨が用いられている。化学機械研磨は、基板などのワークと研磨パッドとの間に研削性微粒子であるスラリーを供給し、研磨パッドをワークに対して摺動させることによって行われる。研磨パッドがワークに対して摺動することにより、それらの間に供給されたスラリーは、ワーク表面に化学反応を起こさせるとともに、化学反応を起こしたワーク表層を研削する。従って、スラリーが研磨パッドの表面に均一に分布していないと、ワークの研磨に偏りが生じるおそれがある。特に、大面積のワーク表面を短時間で研磨するために研磨パッドの研磨面を大きくする場合には、いかにしてスラリーを研磨面の全体に均一に行き渡らせ、保持させるかが重要になってくる。
【０００３】
特許文献１，２には、研磨パッドの研磨面にスラリーを均一に分布させるために、研磨面に所定のパターンの溝が形成された研磨パッドが開示されている。これらの技術によれば、スラリーが研磨パッドの研磨面に形成された溝に保持されるため、研磨対象の基板を均一に研磨することができる。
【０００４】
このような研磨パッドを作製する方法としては、以下の２通りの方法が一般的に用いられている。図７は、研磨面に溝が形成された研磨パッドを作製するための第１の方法を示す模式図である。この方法では、まず、人工皮革などのパッド素材１００を検品した後、図７に示すように、パッド素材１００の研磨面１０１を平坦なプレス面を有するプレス部材１１０を備えたプレス機により均一にプレスする。その結果、パッド素材１００は、研磨面１０１と垂直な方向に５０％程度に圧縮される。そして、パッド素材１００の厚みを検査する。
【０００５】
次に、溝幅と等しい厚みを有するダイヤモンドホイールを用いて、圧縮したパッド素材１００の研磨面１０１に切溝加工を施す。この切溝加工は、研磨面１０１に形成したい溝の本数分だけ行われる。最後に、溝幅をマイクロスコープによって検査する。以上により、研磨パッド１０５が完成する。この研磨パッド１０５の溝１０２にはスラリーが溜まり、溝１０２以外の研磨部位１０３によってワークを研磨する。
【０００６】
一方、図８は、研磨面に溝が形成された研磨パッドを作製するための第２の方法を示す説明図である。この方法では、格子状（升目状）のフレームを有する溝形成用金型を使用する。まず、パッド素材１００および溝形成用金型１１１を検品した後、図８に示すように、溝形成用金型１１１によってパッド素材１００の研磨面１０１をプレスする。これにより、パッド素材１００の研磨面１０１のうち、金型１１１のフレーム部分が圧接される領域に溝１０２が形成される。また、金型１１１のフレーム部分が圧接されない領域は、研磨部位１０３となる。そして最後に、溝幅をマイクロスコープによって検査する。以上により、研磨パッド１０５が完成する。
【０００７】
以上のようにして溝１０２が形成された研磨パッド１０５について、図９に示すように、研磨面１０１と反対側の裏面に両面テープ１１５を貼着し、この両面テープ１１５によって研磨パッド１０５を化学機械研磨装置の所定の取付位置に固定する。
【特許文献１】特開２０００−３５４９５２号公報（平成12年12月26日公開）
【特許文献２】特開２００６−１９６９０７号公報（平成18年７月27日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、研磨面に溝が形成された従来の研磨パッド１０５は、短寿命であったり、研磨力が十分でなかったりするなどの問題を抱えている。
【０００９】
上述した第１の方法では、パッド素材１００を切り取ることにより溝１０２を形成するため、切り取り時のダメージにより、研磨中に研磨パッド１０５が破れてしまうことがある。また、研磨パッド１０５のうち溝１０２が形成されている部分は、材料が除去されて少なくなっているので、図１０に示すように、溝１０２から研磨パッド１０５に染み込んだスラリーが両面テープ１１５の裏面まで達し易くなっている。それゆえ、両面テープ１１５と研磨パッド１０５との間にスラリーが入り込み、研磨パッド１０５が両面テープ１１５から剥がれてしまうことがある。図１１は、未使用の研磨パッド１０５の裏面の様子を示す図であり、図１２は、剥がれた研磨パッド１０５の裏面の様子を示した図である。図１２から、剥がれた研磨パッドでは、両面テープと研磨パッドとの間にスラリーが入り込んでいたことが分かる。
【００１０】
一方、上述した第２の方法では、１度のプレスによってパッド素材１００の圧縮と溝１０２の形成との双方を行っているため、研磨パッド１０５のうち、ワークを摺擦する研磨部位１０３を十分に圧縮することができない。具体的には、第１の方法によって作成された研磨パッド１０５では、上述したように研磨部位１０３が約５０％の厚みになるように圧縮されるのに対し、第２の方法では、研磨部位１０３が７０％から８０％程度の厚みにしか圧縮されない。それゆえ、第２の方法で作製した研磨パッド１０５は、研磨部位１０３の剛性が不足し、十分な研磨力を得ることができないという問題を抱えている。
【００１１】
さらに、第２の方法の場合、溝１０２に対応する領域と研磨部位１０３に対応する領域との双方を同時にプレスするために、溝１０２に対応する領域に押し圧が十分にかからず、形成された溝１０２が浅くなってしまうという問題もある。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明に係る研磨パッドの製造方法は、研磨面に溝が形成された研磨パッドの製造方法であって、上記研磨パッドのパッド素材を研磨面と垂直な方向に均一にプレスする圧縮工程と、上記パッド素材の研磨面にプレス加工により溝を形成する溝形成工程とを含んでいることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、溝形成工程においてプレス加工によって溝が形成されるため、溝周辺の材料は、圧縮されて密度が高くなる。それゆえ、切溝加工の場合とは異なり、スラリーが研磨パッドの裏面まで浸潤し難くなる。さらに、上記の構成によれば、溝形成工程とは別に研磨パッドのパッド素材を均一にプレスする圧縮工程が含まれているため、研磨面のうち、溝が形成されておらずワークを摺擦する研磨部位についても、十分に圧縮を行い、剛性を高めることができる。それゆえ、得られた研磨パッドが十分な研磨力を有するようになる。
【００１５】
さらに、溝形成工程では、研磨面のうち、研磨部位に対応する領域をプレスする必要がないため、溝に対応する領域に十分な大きさのプレス圧が伝わる。それゆえ、十分な深さの溝を容易に形成することができる。
【００１６】
なお、上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくなるように、パッド素材をプレスすることが好ましい。
【００１７】
従来の第２の方法によれば、研磨部位は、最大でも７０から８０％程度の厚みにしか圧縮されないため、研磨部位が十分な剛性を得ることができない。これに対して、本発明の上記構成によれば、パッド素材を圧縮する圧縮工程が溝形成工程とは別に含まれているため、研磨部位を７０％未満の厚みになるように圧縮することができる。このように、圧縮工程でのパッド素材の圧縮率を高めれば、研磨部位の剛性が高くなり、研磨パッドの研磨力が向上する。なお、３０％を大きく下回るような厚みにパッド素材を圧縮するのは困難であるが、３０％以上の厚みになるように圧縮するのは十分に可能である。
【００１８】
さらに、上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、パッド素材をプレスすることがより好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、圧縮工程でのパッド素材の圧縮率をさらに高めることにより、研磨パッドの研磨力を一層向上させることができる。また、溝形成工程ではプレス加工によってパッド素材に溝を形成するため、溝部においてはさらに高い圧縮率でパッド素材を圧縮する必要がある。ここで、圧縮工程でのパッド素材の厚みを４５％以上に留めておくことにより、溝形成工程において十分な深さの溝をプレス加工により形成することができる。
【００２０】
なお、本発明に係る研磨パッドの製造方法では、上記溝形成工程、上記圧縮工程のいずれを先に行ってもよいが、上記溝形成工程を上記圧縮工程の後に行うことが好ましい。
【００２１】
溝形成工程を圧縮工程の前に行う場合、プレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれることにより、研磨部位の表面形状が山形となる。このように一度研磨部位の表面形状が山形になると、その後に研磨部位を均一にプレスしたとしても、研磨部位を平坦に戻すことができない。これに対して溝形成工程を圧縮工程の後に行う場合、まず、パッド素材の圧縮が行われることにより、パッド素材全体の剛性が高くなる。それゆえ、次のプレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれにくくなり、結果として、研磨部位の表面を平坦にすることができる。従って、研磨力の均一な研磨パッドを得ることができる。
【００２２】
また、上記溝形成工程でのプレス温度は、上記圧縮工程でのプレス温度よりも低いことが好ましい。
【００２３】
溝形成工程でのプレス温度が圧縮工程でのプレス温度よりも高い場合、プレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれ易くなり、研磨部位の表面形状が山形となる傾向にある。しかしながら、本発明の上記構成によれば、溝形成工程でのプレス温度が圧縮工程でのプレス温度よりも低いために、プレス加工による溝の形成の際に、溝周辺の材料が溝へと引き込まれにくくなる。それゆえ、研磨部位の表面が平坦で、研磨力の均一な研磨パッドを得ることができる。
【００２４】
なお、本発明に係る研磨パッドの製造方法では、上記パッド素材が人工皮革であることが好ましい。上記構成によれば、安価に入手できる人工皮革を用いることにより、機能性の高い研磨パッドを安価に製造することができる。
【００２５】
この場合、上記溝形成工程でのプレス温度は、１２０℃よりも高く１６０℃よりも低いことが好ましい。上記構成によれば、後述する実施例に示すように、十分な深さの溝と平坦な研磨部位とを有する研磨パッドを得ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る研磨パッドは、研磨面を有し、パッド素材を成形してなる研磨パッドであって、プレス加工によって形成された溝を上記研磨面に有し、上記研磨面のうちの上記溝を除く研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％未満になるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、研磨パッドは、プレス加工によって形成された溝を有しているため、溝周辺の材料が圧縮され、密度が高くなっている。それゆえ、切溝加工によって形成された溝とは異なり、スラリーが研磨パッドの裏面まで浸潤し難くなっている。さらに、研磨対象となるワークを摺擦する研磨部位では、パッド素材が成形前の厚みの７０％未満になるように圧縮されているため、研磨部位の剛性が向上している。それゆえ、研磨パッドは十分な研磨力を有している。なお、３０％を大きく下回るような厚みにパッド素材を圧縮するのは困難であるが、３０％以上の厚みになるように圧縮するのは十分に可能である。
【００２８】
さらに、上記研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、研磨部位の圧縮率がさらに高くなっていることにより、研磨パッドの研磨力を一層向上させることができる。また、研磨面の溝はプレス加工によって形成されているため、溝部の圧縮率は研磨部位よりも高くなっている。ここで、研磨部位の厚みを当初のパッド素材の４５％以上にすることにより、十分な深さの溝を得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る研磨パッドの製造方法は、研磨パッドのパッド素材を研磨面と垂直な方向に均一にプレスする圧縮工程と、パッド素材の研磨面にプレス加工により溝を形成する溝形成工程とを含んだ構成となっている。
【００３１】
それゆえ、上述したように、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッドを得ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る研磨パッドは、プレスによって形成された溝を研磨面に有し、研磨面のうちの溝を除く研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前のパッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくなるように、研磨面と垂直な方向に圧縮された構成となっている。
【００３３】
それゆえ、上述したように、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
〔実施形態〕
本発明の一実施形態について図１から図６に基づいて説明すると以下の通りである。図２は、本発明の一実施形態を示すものであり、研磨パッドの構造を示す図である。なお、図２の上側の図は研磨パッド１の平面図であり、下側の図は、上側の図の一点鎖線の位置において鉛直方向に研磨パッド１を切断したときの研磨パッド１の縦断面図である。
【００３５】
本実施形態の研磨パッド１は、パッド素材を成形してなるものであり、化学機械研磨装置に好適に使用することができる。研磨パッド１のパッド素材としては、ウレタン樹脂などからなるシート状の公知の各種人工皮革１０を使用することができる。具体的には、ナイロン繊維不織布のウレタン湿式発泡により製作したベロアタイプの人工皮革などが好適であるが、特に限定されない。そして、この人工皮革１０の、ワークと対向する研磨面１１には、図２に示すように、全面に渡って溝１２が設けられている。これにより、人工皮革１０の研磨面１１は、溝１２とワークを摺擦する研磨部位１３とから構成される。
【００３６】
本実施形態の研磨パッド１では、上述した従来の研磨パッドと同様、研磨面１１全体に渡って形成された溝１２によって、酸化セリウムなどを含むスラリーが好適に保持され、基板などのワークを均一に研磨することができるようになっている。なお、図２では、個々の研磨部位１３の形状が正方形となっているが、本発明はこの形状に限定されず、研磨用途に適した形状にすることができる。個々の研磨部位１３の大きさとしては、例えば８ｍｍ四方や３０ｍｍ四方など、様々な大きさに設定することができる。同様に、溝１２の幅も例えば２ｍｍなど、様々に設定することができる。
【００３７】
本実施形態の研磨パッド１の溝１２は、切溝加工ではなく、人工皮革１０の研磨面１１を溝形成用金型により厚み方向（研磨面１１と垂直な方向）にプレスするプレス加工によって形成されている。さらに、研磨パッド１の研磨面１１のうち、溝１２以外の研磨部位１３も、厚み方向に圧縮されている。この圧縮は、完成した研磨パッド１の研磨部位１３の厚みが成形前のパッド素材（ここでは人工皮革１０）の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくになるように行われていることが好ましく、４５％以上５５％以下になるように行われていることがより好ましい。なお、研磨パッド１における研磨部位１３がどの程度圧縮されているかは、研磨部位１３の密度を測定したり、断面を観察したりすることによって知ることができる。
【００３８】
次に、上述した研磨パッド１の製造方法について説明する。図１は本実施形態の研磨パッドの製造方法の概要を示す模式図であり、図４は本実施形態の研磨パッドの詳細な製造方法を示すフロー図である。本実施形態の研磨パッドの製造方法は、図１に示すように、パッド素材である人工皮革１０の研磨面１１全体を均一にプレスすることによりパッド素材を圧縮する第１プレス工程（圧縮工程）と、人工皮革１０の研磨面１１を溝形成用金型５１でプレスすることにより人工皮革１０の研磨面１１に溝１２を形成する第２プレス工程（溝形成工程）との２段階のプレス工程を含んでいる点が特徴的である。
【００３９】
研磨パッド１の製造にあたって、図４に示すように、まず、研磨パッド１の素材となるシート状の人工皮革１０を検品し、人工皮革１０の表面に傷などがないかを確認する（Ｓ１）。次に、後続の第１プレス工程のために、プレス機に対し、第１プレス時のプレス温度および圧力を設定する（Ｓ３）。第１プレス時のプレス温度および圧力は、研磨パッド１の材質や用途に応じて適宜設定することができる。
【００４０】
続いて、ステップＳ１において検品した人工皮革１０をプレス機のプレス台に載置した後（Ｓ５）、ステップＳ３で設定したプレス温度および圧力で人工皮革１０の研磨面１１を所定の時間だけ均一にプレスする（Ｓ７；第１プレス工程）。このステップでは、図４に示すように、金属などからなり平坦なプレス面を有するプレス部材５０によって、人工皮革１０の研磨面１１を厚み方向（研磨面１１と垂直な方向）に均一にプレスする。これにより、人工皮革１０全体が厚み方向に圧縮される。
【００４１】
このとき、人工皮革１０の厚みがプレス前の７０％未満になるようにプレスを行うことが好ましく、５５％以下になるようにプレスを行うことがより好ましい。ここで圧縮率を高くすればするほど、研磨部位の剛性が上がり、研磨力の高い研磨パッドを得ることができる。また、人工皮革１０は、通常、厚みが３０％を大きく下回るように圧縮するのは困難である。従って、このステップでは、人工皮革１０の厚みがプレス前の３０％よりも大きくなるようにプレスを行うことが好ましい。また、後の第２プレス工程では、溝を形成するために人工皮革１０をさらに圧縮する必要があるため、このステップでは、人工皮革１０の厚みが４５％以上になるようにプレスを行うことがより好ましい。
【００４２】
そして、第１プレス後の人工皮革１０の厚みをダイヤルゲージにより０．０１ｍｍ単位で測定し、人工皮革１０の厚みが適切な厚みになっているかを検査する（Ｓ９）。
【００４３】
次に、後続の第２プレス工程で用いる溝形成用金型５１を検品する（Ｓ１１）。図３は、本発明の一実施形態を示すものであり、溝形成用金型５１の構造を示す図である。なお、図３の上側の図は溝形成金型５１の平面図であり、下側の図は、上側の図の一点鎖線の位置において鉛直方向に溝形成金型５１を切断したときの溝形成金型５１の縦断面図である。図３に示すように、溝形成金型５１は、格子状（升目状）のフレームを有している。溝形成金型５１のフレーム部分は、四角柱形状で、研磨パッド１に形成したい溝１２と合致する形状となっている。なお、溝形成金型５１のフレームの形状は、研磨パッド１の研磨面１１に形成したい溝の形状に応じて様々に変更することができ、図３の形状に限定されない。本ステップでは、この溝形成用金型５１に傷などがないかを確認する。
【００４４】
続いて、後続の第２プレス工程のために、プレス機に対し、第２プレス時のプレス温度および圧力を設定する（Ｓ１３）。第２プレス時のプレス温度および圧力も、第１プレス時の場合と同様に、研磨パッド１の材質や用途に応じて適宜設定することができる。ただし、後述する実施例に示すように、第２プレス時のプレス温度は、第１プレス時のプレス温度よりも低いことが好ましい。
【００４５】
続いて、第１プレス後の人工皮革１０およびステップＳ１１において検品した溝形成用金型５１をプレス機にセットし（Ｓ１５）、ステップＳ１３で設定したプレス温度および圧力で人工皮革１０の研磨面を所定の時間だけ溝形成用金型５１でプレスする（Ｓ１７；第２プレス工程）。これにより、人工皮革１０の研磨面１１に、溝形成用金型５１のフレーム部分に対応する溝１２が形成される。一方、人工皮革１０の研磨面のうち、溝形成用金型５１のフレーム部分が圧接されない領域については圧縮がなされず、その結果、溝１２よりも突出した研磨部位１３が形成される。以上のようにして研磨パッド１が完成する。
【００４６】
以上のように、本実施形態の研磨パッドの製造方法では、溝形成用金型５１を用いたプレス加工によって溝１２を形成する。それゆえ、得られた研磨パッド１の溝１２の周辺は、材料が圧縮されて密度が高くなっている。従って、切溝加工を施したときと異なり、スラリーが研磨パッド１の溝１２から裏面へと浸潤し難くなっている。
【００４７】
そして、研磨パッド１の研磨部位１３も、第１プレスによって厚みが７０％未満、好ましくは５５％以下になるように厚み方向に圧縮されているため、研磨部位１３は十分な剛性を有している。それゆえ、従来の研磨パッドと異なり、十分な研磨能力を有している。以上のように、本実施形態では、第１プレスおよび第２プレスの２段階のプレスを行うことにより、裏面までスラリーが浸潤し難く、かつ、十分な研磨力を有する研磨パッド１を実現している。
【００４８】
さらに、第２プレス工程では、研磨パッド１の研磨面１０１のうち、研磨部位１３に対応する領域の圧縮を行う必要がないため、溝１２に対応する領域にプレス圧が十分に伝わり、研磨面１０１に十分な深さの溝１２を形成することができるという利点もある。
【００４９】
また、ダイヤモンドホイールにより手作業で切溝加工を行う場合には、溝の形状が直線形状に制限されたり、溝の形成に時間がかかったりするが、本実施形態では、溝形成用金型５１を用いたプレス加工によって溝１２を形成するため、溝１２の形状を自由自在に設計することができるとともに、溝のパターンが複雑な場合であっても短時間で溝を形成することができる。
【００５０】
なお、人工皮革１０を均一に圧縮する第１プレスと研磨面１１に溝１２を形成する第２プレスとはどちらを先に行ってもよいが、研磨部位１３の平坦性を確保する観点からは、上述した実施形態に示したように、第１プレス、第２プレスの順にプレスを行うことが好ましい。その理由について以下に説明する。図５は、人工皮革１０に対して第２プレス、第１プレスの順にプレスを行った場合の研磨パッド１の構造を示す説明図であり、図６は、人工皮革１０に対して第１プレス、第２プレスの順にプレスを行った場合の研磨パッド１の構造を示す説明図である。
【００５１】
従来の第２の方法のように、未圧縮の人工皮革１０に対して溝形成用金型５１を用いて溝１２を形成する場合、研磨部位１３のうち、溝１２と隣接する領域は、溝１２の底部へと引きずり込まれることにより、高さが低くなる傾向にある。その一方で、研磨部位１３の中央付近は、溝１２に引き込まれることがないため、高さが殆ど変化しない。その結果、研磨部位１３の形状が図５に示すように山形となり、平坦さが失われてしまう。一旦このようになると、後から研磨部位１３を均一にプレスしても、研磨部位１３が平坦にならない。
【００５２】
これに対して第１プレスの後に第２プレスを行う場合、第２プレスの前に、人工皮革１０が第１プレスによって圧縮されるため、人工皮革１０全体の剛性が高くなる。それゆえ、第２プレスによって溝１２を形成する際に、研磨部位１３のうち、溝１２と隣接する領域が溝１２の底部へ引き込まれにくくなる。その結果、図６に示すように、研磨部位１３の平坦性が確保されるのである。
【００５３】
〔実施例〕
以下では、上述した製造方法による研磨パッドの製造例について説明する。
【００５４】
（実施例１）
本実施例では、研磨パッド１のパッド素材として、ナイロン繊維不織布のウレタン湿式発泡により製作したベロアタイプの人工皮革を用いた。なお、この人工皮革は、繊維とウレタンとの比率が５０：５０となっている。そして、上述したステップＳ５において、第１プレス時のプレス温度を１７０℃、圧力を８Ｋｇｆ／ｃｍ２（≒０．７８ＭＰａ）に設定した。そして、ステップＳ７において第１プレスを３分間行い、人工皮革の厚みがプレス前の５０％になるように人工皮革１０を圧縮した。
【００５５】
また、上述したステップＳ１３において、第２プレス時のプレス温度を１４０℃、圧力を１０Ｋｇｆ／ｃｍ２（≒０．９８ＭＰａ）に設定した。そして、ステップＳ９において、第２プレスを５分間行い、人工皮革１０の研磨面１１に溝１２を形成した。形成された溝１２部分の厚みは初期（第１プレス前）の約３０％であった。
【００５６】
以上の条件で研磨パッド１を製造したところ、研磨面１１に溝１２が形成された研磨パッド１を得ることができた。この研磨パッド１の研磨部位１３は、上述したように厚みが５０％になるまで圧縮されているため、十分な剛性を有し、研磨性に優れていた。また、溝１２の深さおよび研磨部位１３の平坦性も良好であった。
【００５７】
（実施例２）
本実施例では、上述したステップＳ１３において、第２プレス時のプレス温度を１２０℃に設定した。それ以外は実施例１と同じ条件とした。
【００５８】
この条件で研磨パッド１を製造したところ、基本的に実施例１の研磨パッドと同様の性能が得られたが、研磨面１１に形成された溝１２が浅くなる傾向にあった。これは、第２プレス時のプレス温度が低いために、人工皮革１０の研磨面１１に十分に目がつかなかったためと考えられる。
【００５９】
（実施例３）
本実施例では、上述したステップＳ１３において、第２プレス時のプレス温度を１６０℃に設定した。それ以外は実施例１と同じ条件とした。
【００６０】
この条件で研磨パッド１を製造したところ、基本的に実施例１の研磨パッドと同様の性能が得られ、研磨面１１に十分な深さの溝１２が形成されたものの、溝１２周辺の研磨部位１３が溝に引き込まれ、研磨部位１３の平坦性が低下する傾向にあった。
【００６１】
（まとめ）
実施例１の結果などから、研磨部位１３を十分に圧縮するためには、第１プレス時のプレス温度を１７０℃近辺（具体的には１６０℃以上１８０℃以下）にすることが好ましいといえる。また、実施例３の結果から、研磨部位１３の平坦性を確保するためには、第２プレス時のプレス温度を少なくとも第１プレス時のプレス温度よりも低くすることが好ましく、具体的には、第２プレス時のプレス温度を１６０℃未満にすることがより好ましいことが分かった。
【００６２】
一方、実施例２の結果から、研磨面１１に十分な深さの溝１２を形成するためには、第２プレス時のプレス温度を１２０℃以上にすることが好ましいことが分かった。そして、実施例１の結果から、第２プレス時のプレス温度を１４０℃近辺（具体的には１３０℃以上１５０℃以下）にすれば、研磨面１１の平坦性を確保し、かつ、十分な深さの溝１２を形成することができることが分かった。
【００６３】
従って、第２プレス時の温度は、１２０℃よりも高くかつ１６０℃よりも低いことが好ましく、１４０℃であることが特に好ましいといえる。
【００６４】
本発明は上述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６５】
また、本明細書で示した数値範囲以外であっても、本発明の趣旨に反しない合理的な範囲であれば、本発明に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば研磨面に溝が形成された研磨パッドが提供されるため、化学機械研磨装置の研磨パッドの製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、研磨パッドの製造方法の概要を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであり、研磨面に溝が形成された研磨パッドの構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであり、溝形成用金型の構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであり、研磨パッドの詳細な製造方法を示すフロー図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すものであり、第２プレス、第１プレスの順にプレスを行った場合の研磨部位の形状を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すものであり、第１プレス、第２プレスの順にプレスを行った場合の研磨部位の形状を示す模式図である。
【図７】従来の技術を示すものであり、研磨面に溝が形成された研磨パッドを製造するための第１の方法を示す模式図である。
【図８】従来の技術を示すものであり、研磨面に溝が形成された研磨パッドを製造するための第２の方法を示す模式図である。
【図９】従来の技術を示すものであり、研磨パッドの裏面に両面テープが貼着された様子を示す断面図である。
【図１０】従来の技術の問題点を示すものであり、スラリーが研磨パッドの研磨面に設けられた溝から入り込み、裏面へ到達する様子を示す模式図である。
【図１１】未使用の研磨パッドの裏面の様子を示す図である。
【図１２】剥がれた研磨パッド１０５の裏面の様子を示した図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 研磨パッド
１０ 人工皮革（パッド素材）
１１ 研磨面
１２ 溝
１３ 研磨部位
５０ プレス部材
５１ 溝形成用金型
１００ パッド素材
１０１ 研磨面
１０２ 溝
１０３ 研磨部位
１０５ 研磨パッド
１１０ プレス部材
１１１ 金型
１１５ 両面テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面に溝が形成された研磨パッドの製造方法であって、
上記研磨パッドのパッド素材を研磨面と垂直な方向に均一にプレスする圧縮工程と、
上記パッド素材の研磨面にプレス加工により溝を形成する溝形成工程とを含んでいることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくになるように、パッド素材をプレスすることを特徴とする、請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、パッド素材をプレスすることを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
上記溝形成工程を上記圧縮工程の後に行うことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項５】
上記溝形成工程でのプレス温度は、上記圧縮工程でのプレス温度よりも低いことを特徴とする、請求項４に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項６】
上記パッド素材が人工皮革であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項７】
上記溝形成工程でのプレス温度は、１２０℃よりも高く１６０℃よりも低いことを特徴とする請求項６に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項８】
研磨面を有し、パッド素材を成形してなる研磨パッドであって、
プレス加工によって形成された溝を上記研磨面に有し、
上記研磨面のうちの上記溝を除く研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくなるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることを特徴とする研磨パッド。
【請求項９】
上記研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることを特徴とする、請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１】
研磨面に溝が形成された研磨パッドの製造方法であって、
上記研磨パッドのパッド素材を研磨面と垂直な方向に均一にプレスする圧縮工程と、
上記パッド素材の研磨面にプレス加工により溝を形成する溝形成工程とを含んでいることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくになるように、パッド素材をプレスすることを特徴とする、請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
上記圧縮工程では、プレス後のパッド素材の厚みが、上記圧縮工程および溝形成工程を施す前のパッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、パッド素材をプレスすることを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
上記溝形成工程を上記圧縮工程の後に行うことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項５】
上記溝形成工程でのプレス温度は、上記圧縮工程でのプレス温度よりも低いことを特徴とする、請求項４に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項６】
上記パッド素材が人工皮革であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項７】
上記溝形成工程でのプレス温度は、１２０℃よりも高く１６０℃よりも低いことを特徴とする請求項６に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項８】
研磨面を有し、パッド素材を成形してなる研磨パッドであって、
プレス加工によって形成された溝を上記研磨面に有し、
上記研磨面のうちの上記溝を除く研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの３０％よりも大きくかつ７０％よりも小さくなるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることを特徴とする研磨パッド。
【請求項９】
上記研磨部位は、該研磨部位における研磨パッドの厚みが成形前の上記パッド素材の厚みの４５％以上５５％以下になるように、研磨面と垂直な方向に圧縮されていることを特徴とする、請求項８に記載の研磨パッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−３０２４５４（Ｐ２００８−３０２４５４Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５０９８５（Ｐ２００７−１５０９８５）
【出願日】平成１９年６月６日（２００７．６．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（３９１０６１６１３）ポバール興業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月６日（２００７．６．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（３９１０６１６１３）ポバール興業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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