(57)【要約】【課題】仕上げ研磨に必要な所定の量の砥粒を、軟質研磨定盤の表面上に均一に分散して埋め込む。【解決手段】シート状の基材１１と、基材１１の表面に単一層に分散される砥粒１３と、砥粒１３個々の一部を露出させた状態で基材１１上に固定するバインダー層１２とを備え、バインダー層１２が、水溶性のバインダー又は有機酸化溶性のバインダーにより形成される、軟質研磨研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートにを使用して軟質の研磨研磨定盤に砥粒を埋め込むことによる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の基材と、該基材の表面に単一層に分散される砥粒と、該砥粒個々の一部を露出させた状態で前記基材上に固定するバインダー層とを備え、
前記バインダー層が、水溶性のバインダー又は有機酸化溶性のバインダーにより形成される、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート。
【請求項２】
前記水溶性バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ヒアルロン酸、多糖類、デキストリン、アルブミン、ゼラチンカゼイン及びアルギン酸から選ばれる１又は２種類以上から成るバインダーであり、
前記有機酸可溶性バインダーは、キチン又はキトサンの１又は２種類から成るバインダーであることを特徴とする請求項１に記載の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート。
【請求項３】
前記砥粒がダイヤモンド、ｃＢＮ、Ｂ４Ｃ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＣの中から選択される少なくとも１種類以上から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート。
【請求項４】
前記基材が、金属製シートから成ることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート。
【請求項５】
前記バインダー層の層厚が、前記砥粒の平均粒径の１／１０〜２／３の範囲にあることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート。
【請求項６】
前記砥粒の上に、吸湿防止フィルムを前記砥粒から剥離可能に貼着したことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート。
【請求項７】
軟質研磨定盤の表面に、砥粒個々の一部を露出させた状態で埋め込まれた砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法であって、
請求項１ないし６の何れか一項に記載の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートを前記軟質研磨定盤の表面に、前記砥粒が前記軟質研磨定盤の表面に当接する状態にして載置する第１の工程と、
前記軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの前記基材の裏面を加圧して、前記砥粒の粒子の一部を前記軟質研磨定盤に埋め込む第２の工程と、
前記軟質研磨定盤に埋め込まれた砥粒及びバインダー層から前記基材を剥離する第３の工程と、
前記バインダー層を、水又は有機酸により溶解させて除去する第４の工程と、
を有して成る砥粒埋め込み軟質研磨研磨定盤の製造方法。
【請求項８】
前記軟質研磨定盤が、錫、鉛、アンチモン、ビスマス及び銅の１種類又は以上の種類の合金から成ることを特徴とする砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート及びこれを用いた砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ヘッドや光ファイバーコネクターをはじめとする電子・光デバイスは、複数の材料からなる複合材料部品である。複合材料部品の一つである、薄膜磁気ヘッドでは、短柵状に形成される基板、絶縁膜、磁気素子部、保護膜等は、機械的硬度がそれぞれ異なるため、これらの積層面を均一に仕上げ研磨することは極めて困難である。
【０００３】
従来、上記仕上げ研磨においては、錫等の軟質研磨定盤の表面に供給される研磨液に含まれる遊離砥粒を、円柱状の砥粒埋め込みリング（定盤面の「修正リング」とも称する）により押圧して、軟質研磨定盤の表面に埋め込み、この埋め込まれた固定砥粒と埋め込まれなかった遊離砥粒との双方により仕上げ研磨する方法が利用されている（例えば、特開平１１−２１３３６７号公報、特開２００１−２３２５５８号公報参照）。
【０００４】
この研磨方法では、回転する軟質研磨定盤上に、被研磨物を回転可能の状態で内部に入れた円筒状のガイドリング（「保持リング」とも称する）を配置し、このガイドリングを、研磨定盤の回転中心から離れた位置を中心として回転させ、さらに被研磨物を回転させながら研磨定盤表面に、砥粒を含む研磨液を供給して研磨を行う。
【０００５】
上記研磨方法を用いた研磨装置の平面図を図６に示す。図６に示すように、研磨定盤５１は、図示しないモータに連結した回転軸５０に取り付けられている。研磨定盤５１の表面には、同心円状の溝５４が形成され（螺旋状の溝が利用されることもある）、隣り合う溝５４、５４に挟まれた凸状部が、軟質研磨定盤５１の研磨面５３を形成する。
【０００６】
軟質研磨定盤５１の上には、研磨液を供給する研磨液供給供給ノズル５８が配置され、研磨液供給装置（図示せず）から所定量の研磨液５９が研磨液供給ノズル５８の先端から軟質研磨定盤５１の表面に供給される。
【０００７】
軟質研磨定盤５１の表面上には、回転可能な一対のローラ５７ａ、５７ｂが棒状のガイド冶具５６ａにそれぞれ取り付けられている。ローラ５７ａ、５７ｂは、軟質研磨定盤５１上に載置された円筒状のガイドリング６３の外側円筒面に接し、軟質研磨定盤５１の回転にともなって接触回転するように配置されている。
【０００８】
ガイドリング６３の内側面には、被研磨物である磁気ヘッド（図６中破線で示す）を固定する研磨治具６２が、ガイドリング６３と共に回転するようにガイドリング６３の内周面に嵌めこまれている。軟質研磨定盤５１に載置されたガイドリング６３が、軟質研磨定盤５１の外周と内周との速度差により回転すると、研磨治具６２も回転し、被研磨物の磁気ヘッドが軟質研磨定盤５１上を摺動して研磨される。
【０００９】
さらに、軟質研磨定盤５１の表面上には、回転可能な一対のローラ５７ｃ、５７ｄが棒状のガイド冶具５７ｂにそれぞれ取り付けられている。ローラ５７ｃ、５７ｄは、軟質研磨定盤５１上に載置された円筒状の砥粒埋め込みリング５５の外側円筒面に接し、軟質研磨定盤５１の回転に伴って接触回転するように配置されている。
【００１０】
この研磨方法は、遊離砥粒を含む砥粒液５９を定盤に供給し、砥粒埋め込みリング５５により遊離砥粒の一部を定盤に埋め込んで固定砥粒とし、この固定砥粒と遊離砥粒とで研磨加工するものである。軟質研磨定盤に埋め込まれた固定砥粒は、均一で精密な仕上げ研磨に適しており、固定砥粒が摩耗した後には、軟質研磨定盤の表面を削り取り、溝加工後に再度遊離砥粒を砥粒埋め込みリングにより研磨定盤の表面に埋め込んで繰り返し仕上げ研磨に使用する。
【００１１】
この研磨方法で研磨すると、段差の少ない研磨面が得られるが、供給される全ての砥粒が軟質研磨定盤に埋め込まれるわけではなく、大部分の砥粒が軟質研磨定盤と非研磨物の間で転動して研磨するため、スクラッチの発生が多くなり、高精度の仕上げ研磨が困難であった。
【００１２】
上記遊離砥粒の転動によるスクラッチの発生を抑えるために、従来、他の研磨方法として、軟質研磨定盤に砥粒を埋め込む工程を行った後に、軟質研磨定盤の表面を洗浄して埋め込まれなかった砥粒を除去し、埋め込まれた砥粒である固定砥粒のみを使って、高精度の研磨面を得る研磨方法が利用されている（例えば、特開昭６２−２９２３５８号公報、特開平７−２９９７３７号公報参照）。
【００１３】
上記従来例の他の研磨方法における研磨装置の平面図を図７（ａ）に、埋め込みリングによる研磨定盤への遊離砥粒の埋め込みの断面模式図を図７（ｂ）に、砥粒が埋め込まれた研磨定盤の断面模式図を図７（ｃ）にそれぞれ示す。
【００１４】
図７（ａ）に示すように、研磨液供給ノズル５８から軟質研磨定盤５１の表面に研磨液５９が供給され、研磨液５９に含まれる遊離砥粒５２ａが埋め込みリング５５により軟質研磨定盤５１の研磨面５３に埋め込まれ、軟質研磨定盤５１の固定砥粒５２ｂと成る（図７（ｂ））。
【００１５】
研磨面５３に埋め込まれずに遊離砥粒５２ａとして残った砥粒は、洗剤又は水により洗い流され、図７（ｃ）に示すように、定盤の凸面である研磨面５３に埋め込まれた固定砥粒５２ｂのみを残した研磨定盤５１を得る。
【００１６】
このように砥粒埋め込み処理をした研磨定盤５１を用いて、砥粒を含まない希釈液や潤滑液のみを供給し、ガイドリングの内周に設けた研磨冶具に固定された被研磨物を研磨する（図示せず）。
【００１７】
上記他の研磨方法によると被研磨物の表面は、スクラッチや段差のない仕上げ研磨が可能となるが、研磨定盤に砥粒を研磨に必要な量を十分に埋め込むには長時間を要し、さらに砥粒を均一に埋め込むには技術上の困難さを伴っている。また、埋め込まれた砥粒が十分な量でないと、スクラッチの低減は可能であるものの研磨効率が悪くなり、さらに研磨時間を多くすると被研磨物の端部が曲面となるいわゆる面ダレが増加してしまう。また、不均一な砥粒の埋め込みでは精度の高い仕上げ研磨が得られない。さらに、この研磨方法では、定盤に固定される砥粒よりも流出、廃棄される砥粒が非常に多く、経済的でないという問題もあった。
【００１８】
なお、スクラッチを低減するために、研磨粒子を微細化した研磨液を使用すれば、スクラッチの発生はある程度低減される。しかし、この方法では被研磨物である磁気ヘッドの積層面を仕上げ研磨すると、軟らかい磁気素子部の凹みが大きくなり磁気ヘッドの浮上特性が悪くなってしまうという問題が発生する。
【００１９】
また、サファイアのような単結晶の難加工材料の研磨においては、遊離砥粒（転動砥粒）の状態で研磨すると表面に加工変質層が形成され、結晶性の乱れた表面となり、その上にデバイス膜を形成しても品質の良い素子が得られず歩留りが悪くなるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−２１３３６７号公報
【特許文献２】特開２００１−２３１５５８公報
【特許文献３】特開昭６２−２９２３５８号公報
【特許文献４】特開平７−２９９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の目的は、仕上げ研磨に必要な所定の量の砥粒を、軟質の研磨定盤の表面上に均一に分散して埋め込むことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために本発明が提供するのは、シート状の基材と、該基材の表面に単一層に分散される砥粒と、該砥粒個々の一部を露出させた状態で前記基材上に固定するバインダー層とを備え、前記バインダー層が、水溶性のバインダー又は有機酸可溶性のバインダーにより形成される、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートである。
【００２３】
この軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートのバインダー層から露出させた砥粒個々の一部を軟質研磨定盤に押し当て、基材の裏側から加圧して露出した砥粒個々の一部を軟質研磨定盤に埋め込み、基材を剥離してからバインダー層を水又は有機酸により溶解して除去することで、軟質研磨定盤の表面に砥粒を埋め込むことができる。
【００２４】
このような軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート（以下、適宜「砥粒保持シート」と略称する。）を使用して軟質研磨定盤に砥粒を埋め込むと、予め砥粒保持シート上に埋め込み用の所定量の砥粒を均一に分散させておくことができるので、仕上げ研磨に必要な所定の量の砥粒を、軟質研磨定盤の表面上に均一に分散して埋め込むことができ、設計どおりの仕上げ研磨ができる。
【００２５】
軟質研磨定盤に埋め込む砥粒は、予め砥粒保持シート上に設けてあるので、スラリーに含めて供給する従来の場合に較べて、流失による砥粒の損失が少ないので経済的な損失を抑えることができる。
【００２６】
砥粒保持シートのバインダー層は、水溶性バインダー又は有機酸可溶性のバインダーから形成されているので、砥粒を軟質研磨定盤に埋め込んだ後にバインダー層を除去して、切り刃となる砥粒個々の一部を露出することが容易にできる。
【００２７】
バインダー層が水溶性バインダー又は有機酸可溶性のバインダーから形成されているので、砥粒保持シートの砥粒は、その先端が基材に当接した状態となり、軟質研磨定盤に埋め込んだ後に、基材及びバインダー層を除去すると、切り刃となる先端が揃った状態になり、高精度な仕上げ研磨に適したものとなる。
【００２８】
前記軟質研磨定盤は、錫、銅、鉛、アンチモン、ビスマス及び銅の１種類又は以上の種類の合金を材質としたもので、いずれも砥粒の埋め込みが可能な材質である。
【００２９】
前記水溶性バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ヒアルロン酸、澱粉等の多糖類、デキストリン、アルブミン、ゼラチンカゼイン及びアルギン酸から選ばれる１又は２種類以上から成るバインダーであり、前記有機酸可溶性バインダーは、キチン又はキトサンの１又は２種類から成るバインダーとすることが好ましい。基材上に砥粒を保持し、かつ軟質研磨定盤への砥粒埋め込み後は除去が容易となるためである。
【００３０】
前記砥粒として、ダイヤモンド、ｃＢＮ、Ｂ４Ｃ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＣの中から選択される少なくとも１種類以上から成るものを使用する。これらは仕上げ研磨に適した砥粒である。
【００３１】
基材として金属製シートが好ましい。金属製シートの基材の裏面を押圧し、軟質の研磨定盤への砥粒個々の埋め込みを容易に行うことができる。
【００３２】
金属としてステンレス、スチール、リン青銅、ベリリューム銅等の比較的高硬度で耐食性の良い金属で、研磨定盤に使用する軟質の金属より十分硬い金属の使用が好ましい。
【００３３】
前記バインダー層の層厚は、前記砥粒の平均粒径の１／１０〜２／３の範囲にする。
【００３４】
２／３を超えるとバインダーに埋もれてしまう砥粒が多くなり、軟質の研磨定盤への埋め込み深さを十分にとれず、また１／１０未満ではバインダーから砥粒が脱落するおそれがある。
【００３５】
砥粒保持シートでは、前記砥粒の上に、吸湿防止フィルムを前記砥粒から剥離可能に貼着することが好ましい。空気中の塵埃の付着を防止するためである。また湿度の高い環境下で保存する場合には、バインダーの溶解による砥粒の脱落防止となる。
【００３６】
本発明がさらに提供するのは、軟質研磨定盤の表面に、砥粒個々の一部を露出させた状態で埋め込まれた砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法であって、上記に記載の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの何れかを前記軟質研磨定盤の表面に、前記砥粒が前記軟質研磨定盤の表面に当接する状態にして載置する第１の工程と、前記軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの前記基材の裏面を加圧して、前記砥粒の粒子の一部を前記軟質研磨定盤に埋め込む第２の工程と、前記軟質研磨定盤に埋め込まれた砥粒及びバインダー層から前記基材を剥離する第３の工程と、前記バインダー層を、水又は有機酸により溶解させて除去する第４の工程と、を有して成る砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法である。
【００３７】
前記軟質研磨定盤が、錫、鉛、アンチモン、ビスマス及び銅の１種類又は以上の種類の合金とすることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、仕上げ研磨に必要な所定の量の砥粒を、軟質研磨定盤の表面上に砥粒個々の一部を露出して均一に分散して埋め込むことができる軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート及びこの砥粒保持シートによる砥粒が埋め込まれた軟質研磨定盤を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの断面模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの一連の製造工程を示す断面模式図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本発明に係る研磨定盤への埋め込み用砥粒の保持シートを用いた研磨定盤への砥粒埋め込み方法の一連の概略工程を示す概略工程図である。
【図４】図４（ａ）は本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートを使用して砥粒を埋め込んだ軟質研磨定盤の斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の砥粒を埋め込んだ軟質研磨定盤（溝なし）の断面模式図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）の砥粒を埋め込んだ軟質研磨定盤（溝付き）の断面模式図である。
【図５】図５は砥粒を静電散布する静電散布装置の概略斜視図である。
【図６】図６は軟質研磨定盤を使用した従来の仕上げ研磨装置の平面模式図である。
【図７】図７（ａ）は軟質研磨定盤を使用した他の従来の仕上げ研磨装置の平面模式図であり、図７（ｂ）は埋め込みリングによる研磨定盤への遊離砥粒の埋め込みの断面模式図であり、図７（ｃ）は砥粒が埋め込まれた研磨定盤の断面模式図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートを使用して砥粒が埋め込まれた軟質研磨定盤の表面における砥粒の分布を示すＳＥＭ写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下添付図面を参照して、本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート及びこの砥粒保持シートを使用する砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法の実施形態について説明する。
＜軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート＞
図１に示すように、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート１０は、シート状の基材１１と、基材１１の表面に単一層に分散される砥粒１３と、砥粒１３個々の一部を露出させた状態で基材１１上に固定するバインダー層１２とを備えて成る。
【００４１】
基材１１はステンレス、スチール、リン青銅、又は表面硬化処理した金属が使用される。基材１１の裏面より押圧して、基材１１の表面に固定された砥粒を軟質研磨定盤に埋め込むために、基材１１には軟質研磨定盤を超える硬度が要求される。
【００４２】
砥粒１３は、バインダー層１２に静電散布（後述する）されるため、凝集がなく、単一層に分散される。そのため、砥粒１３は、隣同士密着しておらず所定の距離だけ離間した状態で基材１１上に保持されている。
【００４３】
散布される砥粒の面積密度としては、３０〜８０％が好適である。砥粒の面積密度が３０％以下であると、粒子が埋め込まれた定盤の研磨効率が低減し、隣接する砥粒相互間の距離が広がりすぎて研磨中に研磨くずが外に排出されにくくなり、さらに研磨面に軟質研磨定盤の金属が被研磨物に付着し易くなる。一方、砥粒の面積密度を８０％以上にしても研磨効率の向上にはあまり影響を与えず、経済的でない。
【００４４】
バインダー層１２は、水溶性（温水を含む）又は有機酸可溶性の材質から成るバインダーにより形成される。バインダー層１２は、軟質研磨定盤に砥粒を埋め込んだ後に、最終的に水又は有機酸によって溶解される。
＜軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの製造方法＞
本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート１０の製造工程を図２に示す。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、シート状の基材１１を準備する。基材１１の材質としては、ステンレス、スチール、リン青銅等の比較的硬い金属材料を用いることが好ましい。基材１１の材質は、研磨定盤に使用される材質よりも硬いものが適している。例えば、定盤が錫（Ｓｎ）製の場合には、基材１１に使用する材質は錫のヤング率（約５０Ｇｐａ）を大きく超えた数値のものが好ましい。
【００４６】
また基材１１の表面は平滑にしておく必要がある。基材１１の表面が平滑でないと、軟質研磨定盤に埋め込まれた砥粒の刃先が揃わないからである。基材１１の表面の平滑度は、使用する砥粒の大きさにもよるが、例えば砥粒の平均径が１０ミクロンの場合には平均面粗さとして１ミクロン程度以下、砥粒平均径が５ミクロンの場合は０．５ミクロン以下の平滑度が要求される。
【００４７】
基材１１は、研磨定盤の幅及び長さ以上の寸法を有する形状ものであればよく、円形、四角形あるいは長尺のものを切断した所定形状ものが基材１１として使用される。基材１１の厚さは、特に限定されるものではなく、用途によって０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲のものが基材１１として使用される。
【００４８】
次に図２（ｂ）に示すように、基板１１の上に水溶性又は有機酸可溶性のバインダーによりバインダー層１２を形成する。水溶性材料としてはポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ヒアルロン酸等の高分子合成材料、多糖類、のり、澱粉、ゼラチン等が使用される。具体的にはグリコーゲン、セルロース，デキストラン等の多糖類、コーンや芋等の植物から生成した澱粉、動物性たんぱく質からなるゼラチン等が挙げられる。
【００４９】
また、水には溶解しにくいが、有機酸可溶性の材料も有用であり、例えばキチンや、キチンからアセチル基を外したポリβ１，４グルコサミン（キトサン）を用いることができる。特に、キトサンは、酢に溶解性を示し安全面でも問題ないことから、本発明の砥粒保持シート１０のバインダーの材質として使用できる。
【００５０】
これらの水溶性バインダー又は有機酸可溶性のバインダーを基材１１に塗布する方法としては、既に知られている塗布方法を適用することができ、一般的にはスプレーコーティングやロールコーティングの塗布方法が挙げられる。バインダー層１２の厚さの調整は、バインダー液の濃度や温度、塗布速度等により制御されるが、その塗布厚さは砥粒平均径の１/１０〜２/３が望ましい。２／３を超えるとバインダーからの砥粒の突出量が少ないため軟質研磨定盤に砥粒が十分に埋め込まれない可能性があり、１／１０未満では砥粒が脱落するおそれがあるからである。
【００５１】
次に、図２（ｃ）に示すように、バインダー層１２には複数の砥粒１３が砥粒個々の一部を露出させて埋め込まれる。砥粒の材料としては被研磨体と砥粒の研磨性能との関係で選択することができるが、ダイヤモンド、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、窒化硼素（ｃＢＮ）、炭化珪素（Ｂ４Ｃ）等の新モース硬度で７以上の無機粒子が好ましい。特に、軟質研磨定盤に砥粒を加圧して埋め込むため、砥粒にはこの加圧によって破壊することのない程度の強度が必要である。また、砥粒形状は、球状よりも角のあるもの（多角形、立方晶、ブロック状、角錐、角錐台、円錐等）が好ましい。このような形状であれば、砥粒を軟質研磨定盤に埋め込む場合に刺さり易く、安定に固定できる。また、軟質研磨定盤から表面に露出する部分が切り刃となり、加工能力が向上する。
【００５２】
砥粒をバインダー層に均一に散布する方法は特に限定されるものではないが、砥粒を単一粒子層として分散してバインダー層１２に埋め込むには、砥粒を静電帯電させ、かつ基板１１をアース電位にする静電散布が適している。ここで言う静電散布は図５に示す静電散布装置を使用して行われる。
【００５３】
図５に示すように、研磨砥粒を静電散布させる静電散布装置３０は、所定量の砥粒を調整して供給する砥粒供給ユニット３１と、帯電した砥粒を散布する散布ユニット３７とを備えている。砥粒は供給室３２から砥粒調整用チャンバー３３に供給され、圧送管３４中で砥粒は正又は負の同一極性に帯電される。いずれの極性に帯電させるかは砥粒の材質に応じて決定される。例えば、砥粒がダイヤモンドの場合には負の電位に、アルミナの場合は正の電位にそれぞれ帯電される。
【００５４】
砥粒の帯電量は帯電計測器３５で検出され、帯電量が適切な値となるように砥粒量制御ボックス３６で砥粒供給量が制御される。供給量が適切な量に制御された砥粒は、圧送管３４を通った後に、散布ノズル３８から基板ステージ４０へと向かって散布される。散布ノズル３８には、帯電した砥粒が均一に散布されるように、４方向に散布するノズルが設けられている。４方向に散布するノズルから、矢印４１の方向に砥粒が吹き出され、それぞれの散布領域４２（点線領域）に散布される。
【００５５】
散布ユニット３７の容器内壁３９を帯電砥粒と同一極性に帯電させているので、ノズルから散布された帯電砥粒は、内壁３９から反発力を受け、容器内壁３９に付着することなく効率的に基板１１に到達する。
【００５６】
なお、圧送管３４内の圧力損失を防止して、圧送管３４の内壁と砥粒との摩擦を促進する方法として、（ａ）圧送管の途中に補給ガス（ドライエアー、窒素ガス等）供給機能を付加する、（ｂ）圧送管内を負圧にする機構を設ける、（ｃ）複数の分岐圧送管を設ける、等の摩擦効率を高める方法がある。
【００５７】
散布に際して、帯電粒子は、散布ノズル３８の周囲に配置された散布ノズルから排出される圧縮ガス（キャリアガス）とともに基材１１に向けて吹き付けられる。圧縮ガスには、ドライエアー、窒素ガス等が選択され、通常の圧縮ボンベから供給される。散布ノズル３８の付近にコロナ放電機構を併用して、帯電効率をさらに向上させることができる。
【００５８】
バインダー層１２が形成された基材１１は、基材ステージ４０の上に設置され、アース電位に保たれる。散布ノズル３８から散布される砥粒は１〜５０ｋＶの同一極性の電位で荷電される。そのため、砥粒個々は、静電反発力を受けるので、凝集が解かれた状態で基板１１上のバインダー層１２上に向かって落下飛行し、分散した状態で散布される。
【００５９】
このとき、同一極性に帯電した砥粒は、アース電位に保たれたバインダー層１２に向かって強く電気的に吸引され、落下によるエネルギーと併せ、大きな運動エネルギーを持ってバインダー層１２に衝突する。
【００６０】
バインダー層１２は、水溶性のバインダー又は有機酸可溶性のバインダーにより形成されているので、大きな運動エネルギーを有する砥粒は、バインダー層１２に容易に食い込むことができ、図２（ｃ）に示すように砥粒の先端が基材１１の表面に当接し、基材１１の表面上に先端が揃って配置される。
【００６１】
砥粒が帯電する電位として１ｋＶ以上であれば、砥粒１３は、基材１１の表面上にその先端が揃うようにバインダー層１２に十分食い込むことができる。５０ｋＶ以上でも効果が得られるが、実施する上では、１〜５０ｋＶの電位の範囲が好ましい。
【００６２】
砥粒１３個々は、同一極性に帯電しているので、バインダー層１２においては互いに反発し合い、新たな凝集を引き起こすことが無く、平面上に見て互いに分散した単一層の状態でバインダー層１２の中に固定される。
【００６３】
上記のようにバインダー層１２上に砥粒を散布した後、バインダー層１２の中の液体成分を除去するために乾燥器によりバインダー層１２を乾燥させて、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート１０が完成する。
【００６４】
必要に応じて、吸湿防止フィルムを砥粒保持シート１０の表面に剥離可能に貼着する。軟質研磨定盤２１への砥粒の埋め込みの時に、この吸湿防止フィルムを剥がして使用する。この吸湿防止フィルムにより、空気中の塵埃の付着を防止できる。また、湿度の高い環境で保存した場合、バインダーの種類によっては、表面のバインダーが溶解する可能性があり、この溶解を吸湿防止フィルムの貼着によって防止することができる。
＜砥粒保持シートを使用した砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法＞
次に、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートを用いた砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法について、一連の製造工程を示す図３（ａ）〜図３（ｄ）を参照して説明する。
【００６５】
本発明の軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート１０を、基材１１を上に砥粒１３を下にした状態にした断面模式図を図３（ａ）に示す。
【００６６】
図３（ｂ）に示すように、この砥粒保持シート１０のバインダー層１２から露出した砥粒１３の先端を軟質研磨定盤２１の表面に当接するように、砥粒保持シート１０を軟質研磨定盤２１の表面に重ね合わせる。
【００６７】
更に、砥粒保持シート１０の基材１１の裏面をローラ等により矢印１４の方向に荷重を加えながらローリングして、バインダー層１２から露出している砥粒１３の一部を軟質研磨定盤２１の表面に埋め込む。なお、裏面を加圧しながらロールを転がす方法に加えて、機械的、電気的もしくは電磁気的振動を付加することによって、軟質研磨定盤２１による砥粒保持力がさらに向上する。
【００６８】
次に、図３（ｃ）に示すように、基材シート１１のみを剥離すると、軟質研磨定盤２１に埋め込まれた砥粒１３と、砥粒１３を固定するバインダー層１２とが軟質研磨定盤２１に残される。
【００６９】
次に、バインダー層１２を形成するバインダーが水溶性であるときは、研磨定盤２１の上に水又は温水を散布してバインダー層１２を洗浄して除去する。図３（ｄ）に示すように、軟質研磨定盤２１に埋め込まれた砥粒１３個々の先端が同一平面上に揃った状態で露出する。
【００７０】
また、バインダー層１２を形成するバインダーが有機酸可溶性であるときは、有機酸を加えた溶液を散布してバインダー層１２を洗浄により除去する。
【００７１】
このようにして、本発明に係る砥粒埋め込み軟質研磨定盤が製造される。
【００７２】
図４（ａ）に示すように、本発明に係る砥粒埋め込み軟質研磨定盤２１には、研磨定盤ユニット２０の回転シャフト２４が設けられている。軟質研磨定盤２１の表面には、砥粒２２が均一に分散されて埋め込まれており、砥粒２２個々の露出した部分の先端が同一平面上に揃っている。
【００７３】
本発明に係る砥粒埋め込み軟質研磨定盤２１は、表面に溝を設けていない溝無軟質研磨定盤２１Ａ（図４（ｂ））としてもよく、また放射状又は同心円状の溝２３を設けた溝付軟質研磨定盤２１Ｂ（図４（ｃ））としてもよい。仕上げ研磨の用途に応じて適宜選択することができる。
【００７４】
溝付軟質研磨定盤２１Ｂでは、溝の部分と、隣接する溝間の凸状部である研磨面とは、面積比として１：１〜１：１０の範囲が好ましい。溝は研磨屑や潤滑液等の排出に必要な面積があればよく、溝の面積を広くとると研磨効率が低下する。
【００７５】
図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、溝なし軟質研磨定盤２１Ａ及び溝付軟質研磨定盤２１Ｂのいずれも、軟質研磨定盤に埋め込まれた砥粒２２は、分散された単一層を形成している。
【００７６】
このように、本発明に係る砥粒埋め込み軟質研磨定盤では、予め埋め込みに必要な砥粒の密度を、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの製造段階で調整することができる。従って、従来のように、遊離砥粒をスラリー状にして供給し、その一部の砥粒を修正リングで埋め込む方法に比べ、均一に埋め込むことができるとともに、埋め込まれない砥粒の損失が大幅に改善されるので、本発明は経済的にも大きな効果を奏することができる。
【００７７】
以下に、本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートと、この砥粒保持シートを使用した砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造方法の実施例を説明し、さらに、比較例との比較試験結果を示す。
＜実施例＞
（実施例１）
１）基材上へのバインダー塗布
基材として、厚さ５０μｍで平滑性の良好なステンレス鋼（ＳＵＳ３０１）の１５インチ円板を準備した。この基材の表面粗さを触針式の面粗さ計で測定したところ、平均面粗さＲａは０．４ミクロンであった。このステンレス鋼の基材を十分に脱脂、洗浄した後、水溶性バインダーとして、日澱化学株式会社製の澱粉（製品名：アミコールＤＮＫ）の水溶液（１５重量％）を基材の表面に塗布した。塗布はスプレー式を使用し、塗布厚さが３〜５μｍの範囲となるように調整した。
２）砥粒の散布及びバインダーの固化
砥粒として、平均粒径が６μｍの多結晶ダイヤモンド粒子を使用した。この砥粒を澱粉バインダー層の上に静電散布した。散布ノズル径を５ｍｍとしてキャリアガスを３ｋｇ／ｃｍ２の割合で５秒間吐出させ、この吐出を１０回繰り返して散布を行った。このときの帯電電圧は５ｋＶであった。
【００７８】
その後、乾燥器で１１０℃、２分間加熱してバインダー層の液体成分を除去した。ダイヤモンド粒子を散布した後、澱粉バインダー層に固着したダイヤモンド砥粒のＳＥＭ像の写真を図８（ａ）に示す。
【００７９】
このときのダイヤモンド粒子の平均散布密度は、約４０個／１００μｍ□であった。図８（ａ）に示すＳＥＭ写真から判るように、砥粒個々には凝集が見られず単一層の状態で配置されていることが判る。またダイヤモンド砥粒は平面方向に見て互いに離間しており均一に分散して散布された状態にあることが分る。
３）軟質研磨定盤への砥粒の埋め込み
形成されたバインダー層に砥粒が埋め込まれた、上記直径１５インチのステンレス鋼基板（ＳＵＳ３０１）を、１５インチの錫定盤の表面に重ね合わせ、基材の裏面上を直径１００ｍｍの鋳鉄ロールに荷重を加えて数回ローリングして、ダイヤモンド砥粒を錫定盤の表面に埋め込んだ。
４）基材の剥離及び水溶性バインダーの除去
砥粒を錫定盤の表面に埋め込んだ後、錫定盤を水槽に２０分間程度浸すことによって、基材を容易に剥がすことができた。基材の剥離後、錫定盤の表面から澱粉も溶解していくが、なお澱粉の残存が認められたので水で溶解した。さらに室温で水道水を５分間吹き付けることにより、外観上澱粉の残存が認められない程度にバインダー層が除去され、砥粒埋め込み軟質研磨定盤の製造が完了した。
【００８０】
なお、本発明に係る軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートの金属製基材は、付着しているバインダーを水で洗浄、除去するだけで再度使用（再生）可能である。
５）砥粒埋め込み軟質研磨定盤を使用する仕上げ研磨
研磨装置として、株式会社岡本工作機械製のＳＰＬ−１５に、１５インチ（３８１ｍｍ）の溝付き錫定盤を使用した。この溝付き錫定盤には、上記１）〜４）の手順によりダイヤモンド砥粒が埋め込まれている。
【００８１】
仕上げ研磨の対象となる被研磨物である基板として、直径５０．８ｍｍφ、厚さ０．４ｍｍのサファイア基板を使用した。このサファイア基板の研磨前の平均表面粗さ（Ｒａ）は、６０ｎｍであった。
【００８２】
なお、研磨前に数分間サファイア基板をセットしないで状態で、水溶性の潤滑剤を滴下しながら修正リングにより、埋め込んだダイヤモンド砥粒をさらに安定に固定させる作業を行った。
【００８３】
仕上げ研磨は、下記の条件で行った。研磨中は、砥粒を含まない潤滑液を滴下して供給した。この潤滑液には、グリコール化合物、高級脂肪酸、アルカノールアミンを含む５重量％の水溶液を使用した。
【００８４】
（研磨条件）
定盤回転数：                            ２００ｒｐｍ
潤滑液滴下量：                              ３ｍｌ／分
荷重：                                  ５００ｇ
研磨時間：                                ６０分
（実施例２）
実施例２は、砥粒の散布密度を変えたもので、散布条件を実施例１と同じにし、散布回数を５回にした（実施例１は散布回数が１０回）。実施例２によるダイヤモンド粒子を散布した後、澱粉バインダー層に固着したダイヤモンド砥粒のＳＥＭ像の写真を図８（ｂ）に示す。この時のダイヤモンド粒子の平均散布密度は、約２０／１００μｍ□であった。その他は、研磨条件も含めて実施例１と同様にした。
（比較例１）
比較例１は、錫定盤に遊離砥粒を含むスラリーを供給し、砥粒埋め込みリングにより錫定盤に遊離砥粒を埋め込む、図６に示す従来方法により砥粒を埋め込んだ錫定盤を使用した。
【００８５】
研磨装置は、実施例と同じ装置を用いた。１５インチの溝付き錫定盤５１に、砥粒埋め込みリング５５を乗せて、以下の条件で平均粒径５〜１０μｍのダイヤモンド砥粒の埋め込みを行った後に、この錫定盤を使用して研磨した。
【００８６】
砥粒は、平均粒径５〜１０μｍのダイヤモンドスラリー（秀和工業製：ＳＰ−１１０７：濃度０．５重量％）を使用した。研磨は下記の条件で行った。なお、研磨開始前に、被研磨物（サファイア基板）の治具６２をセットせずに、砥粒埋め込みリング５５のみで５分間、下記の条件で砥粒埋め込みを行った後、サファイア基板をセットして研磨を行った。研磨は砥粒を含まない潤滑液を滴下しながら行った。
【００８７】
（研磨条件）
定盤回転数                              ２００ｒｐｍ
潤滑液滴下量                                ３ｍｌ／分
荷重：                                  ５００ｇ
研磨時間                                  ６０分
（比較例２）
比較例２は、錫定盤に遊離砥粒を含むスラリーを供給し、砥粒埋め込みリングにより錫定盤に遊離砥粒を埋め込む、図７に示す従来方法により砥粒が埋め込まれた錫定盤を使用した。
【００８８】
研磨装置は、実施例と同じ装置を用いた。１５インチの錫定盤５１に、砥粒埋め込みリング５５を乗せて、以下の条件で平均粒径５〜１０μｍのダイヤモンド砥粒の埋め込みを行った後、表面を潤滑剤の希釈液で洗浄し、不織布で軽く拭い浮遊砥粒を除去した。
砥粒は、比較例１と同じで、平均粒径５〜１０μｍのダイヤモンドスラリー（秀和工業性：ＳＰ−１１０７：濃度０．５重量％）を使用した。
【００８９】
（研磨条件）
定盤回転数：                              ６０ｒｐｍ
潤滑液滴下量：                              ３ｍｌ／分
荷重：                                  ５００ｇ
研磨時間                                  ３０分
研磨は、実施例１と同じ様に、砥粒を含まない潤滑剤を滴下しながら行った。
６）評価結果
実施例および比較例の評価結果を下記の表１に示す。
【００９０】
【表１】
2011062762.tif 000003
【００９１】
表１に示すように、本発明による実施例１及び実施例２の、軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートを使用して製造した砥粒埋め込み軟質研磨定盤による仕上げ研磨では、被研磨物の平均表面粗さ（Ｒａ）及び最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）の値が小さく、十分な研磨量を得ることができた。
【００９２】
一方、比較例１では多数の傷の発生が認められたが、実施例１、２及び比較例２では僅か１、２本の浅い傷が認められる程度であった。また、比較例２では表面粗さは低いものの、研磨効率が低く、目詰まりが発生した。
【００９３】
以上の詳細な説明から判るように本発明の方法による軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シートをは、基材の表面に砥粒を必要な密度で散布されているため、必要な面密度の砥粒を軟質研磨定盤の表面に均一に埋め込み配置できる。このため研磨性能を一定に管理することが可能である。その結果、研磨効率が向上し、均一な研磨面の砥粒埋め込み軟質研磨定盤が製造できる。
【符号の説明】
【００９４】
１０    軟質研磨定盤への埋め込み用砥粒保持シート（砥粒保持シート）
１１    基材
１２    バインダー層
１３    砥粒
２０    研磨定盤ユニット
２１    軟質研磨定盤
２１Ａ  溝無軟質研磨定盤
２１Ｂ  溝付軟質研磨定盤
２２    砥粒
２３    溝
【図１】
2011062762.tif 000004
【図２】
2011062762.tif 000005
【図３】
2011062762.tif 000006
【図４】
2011062762.tif 000007
【図５】
2011062762.tif 000008
【図６】
2011062762.tif 000009
【図７】
2011062762.tif 000010
【図８】
2011062762.tif 000011