(57)【要約】  被加工面における触媒と接触または極近接する領域を増大できる金属製研磨パッドを提供する。被加工物（６）の被加工面（６ａ）を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工するための金属製研磨パッド（２）を、遷移金属触媒からなる金属繊維の圧縮成型体で構成する。この圧縮成型体は、金属繊維から構成されており、空隙を有しているので、研磨パッド表面（２ａ）に存在する金属繊維は弾性変形が可能である。このため、研磨パッド表面（２ａ）と被加工物（６）の被加工面（６ａ）とが押し合わされると、被加工面（６ａ）に存在する微細な凹凸に対応して、金属繊維が変形することで、研磨パッド表面（２ａ）と被加工面（６ａ）との間に生じる隙間を小さくできる。これにより、被加工面（６ａ）における触媒と接触もしくは極近接する領域を増大させることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物（６）の被加工面（６ａ）を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工するための金属製研磨パッド（２）であって、遷移金属触媒からなる金属繊維（２１、２２、２３）の圧縮成型体で構成され、所定の空隙率を有することを特徴とする金属製研磨パッド。
【請求項２】
前記金属繊維（２１、２２、２３）は、直径が１μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属製研磨パッド。
【請求項３】
前記空隙率は、１０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製研磨パッド。
【請求項４】
前記圧縮成型体は、圧縮回復率が９０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項５】
前記金属繊維（２１、２２、２３）は、チタン、ニッケル、銅、鉄、クロム、コバルト、白金の中から選択された１種の金属または２種類以上の組み合わせからなる合金で構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項６】
前記圧縮成型体は、第１金属繊維（２２）と、前記第１金属繊維とは異なる材質の第２金属繊維（２３）とを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項７】
前記圧縮成型体は、研磨面となる一面（２ａ）と、それとは反対側の他面（２ｂ）とを有し、
前記他面にゴム弾性を有するクッションシート（１３）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の前記金属製研磨パッドの製造方法であって、
遷移金属触媒からなる金属繊維をホットプレスして一次成型体を成型する一次成型工程（Ｓ２）と、
前記一次成型体を常温で静水圧プレスして二次成型体を成型する二次成型工程（Ｓ３）とを有し、
前記一次成型工程によって、前記金属繊維同士を焼結により固定させ、
前記二次成型工程では、静水圧で変形しない型材（１１）により前記一次成型体の一面（１０ａ）を覆うとともに、静水圧で変形可能な被覆材（１２）により前記一次成型体の残りの面（１０ｂ）を覆った状態で前記静水圧プレスすることを特徴とする金属製研磨パッドの製造方法。
【請求項９】
難加工材料からなる被加工物（６）の被加工面（６ａ）を平滑化加工する触媒支援型の化学加工方法において、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の前記金属製研磨パッド（２）の研磨面（２ａ）と前記被加工面（６ａ）とを押し合わせ、前記被加工面（６ａ）と前記研磨面（２ａ）との間に酸化剤を供給しながら、前記被加工物（６）と前記金属製研磨パッド（２）とを相対移動させることを特徴する触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１０】
前記酸化剤とともに、補助研磨粒子を供給することを特徴とする請求項９に記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１１】
前記補助研磨粒子として、前記被加工物よりも軟らかいものを用いることを特徴とする請求項１０に記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１２】
前記補助研磨粒子は、前記被加工物の表面改質層よりも硬いことを特徴とする請求項１１に記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１３】
前記難加工材料は、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイヤ、ルビーのいずれか１つであることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１つに記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１４】
前記酸化剤として、純水、過酸化水素水、シュウ酸、フッ化水素酸の中から選択された１種の溶液または２種類以上の組み合わせから成る混合溶液を用いることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１つに記載の触媒支援型の化学加工方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難加工材料の表面を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工するための金属製研磨パッドおよびその製造方法や、その金属製研磨パッドを用いた触媒支援型の化学加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題やエネルギー問題の観点から、自動車や鉄道車両、産業機器、家電製品などの電力制御における省エネルギーを促進するために、パワーエレクトロニクス機器の高性能化が要求されている。従来、これらのパワーエレクトロニクス機器にはパワー半導体材料としてシリコン（以下、Ｓｉと略記する。）が使われてきたが、更なる省エネルギーを実現する方法として、シリコンカーバイト（以下、ＳｉＣと略記する。）であるとか、窒化ガリウム（以下、ＧａＮと略記する。）、ダイヤモンドなどの新しいパワー半導体材料が提案されはじめている。これらの新しいパワー半導体材料は、Ｓｉと比較して高硬度で且つ脆い材料であり難加工材料であるといった課題があった。【０００３】
これらの難加工材料の表面を効率的に平滑化加工する先行技術として、特許文献１、２に記載された触媒支援型の化学加工方法がある。【０００４】
特許文献１に記載の方法は、酸化剤の溶液中に被加工物を配し、遷移金属からなる触媒を被加工物の被加工面に接触もしくは極近接させ、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種と被加工物の表面原子との化学反応で生成した化合物を除去あるいは溶出させることによって被加工物を加工する方法である。特許文献１には、この方法の実施例として、表面の全部または一部が遷移金属で構成された定盤を用いることが記載されている。【０００５】
特許文献２に記載の方法は、フッ化水素酸等のハロゲンを含む分子が溶けた処理液中に、ＧａＮやＳｉＣ等の被加工物を配し、モリブデンまたはモリブデン化合物からなる触媒を被加工物の被加工面に接触または極近接させながら該触媒と被加工物とを相対移動させて被加工物の被加工面を加工する方法である。特許文献２には、この方法の実施例として、モリブデンまたはモリブデン化合物からなる触媒定盤を用いることが記載されている。【０００６】
なお、特許文献１、２に記載の方法は、どちらも、砥粒を用いずに、酸化剤から発生した活性種のみで研磨する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８７３６９４号公報（段落００３１、図７）
【特許文献２】特開２００８−８１３８９号公報（段落００５７、図２５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した触媒支援型の化学加工方法においては、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種であるヒドロキシルラジカルやハロゲンラジカルが、発生から消滅までに１００万分の１秒程度しか存在できないので、被加工物の被加工面が触媒から離れていると、活性種による酸化作用が得られない。このため、触媒を被加工物の被加工面に接触または極近接させる必要がある。【０００９】
しかし、上記した従来技術のように、研磨定盤を触媒金属で構成した場合、下記の理由により、被加工物の被加工面において、触媒と接触または極近接する領域が少ないという問題が生じる。【００１０】
すなわち、研磨定盤は金属の緻密なバルク体であるため、剛性が高くなってしまう。一方、被加工物の被加工面には、通常、うねりや数十μｍオーダーの微細な凹凸（粗さ）が存在する。このため、被加工物の被加工面と定盤表面を押し合わせたとき、被加工面に存在する凸部の頂点のみが定盤表面に接触し、被加工物の被加工面と定盤表面との間に微細な隙間が生じる。したがって、研磨定盤を触媒金属で構成した場合、被加工物の被加工面における触媒と接触または極近接する領域が少なくなってしまう。【００１１】
この結果、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種を被加工物の被加工面に効率よく作用させることができず、被加工物の平滑化加工の際の加工速度が小さくなり、加工時間が長くなってしまう。【００１２】
本発明は、上記点に鑑みて、被加工面における触媒と接触または極近接する領域を増大できる金属製研磨パッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、その金属製研磨パッドを用いた触媒支援型の化学加工方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、被加工物（６）の被加工面（６ａ）を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工するための金属製研磨パッド（２）であって、遷移金属触媒からなる金属繊維（２１、２２、２３）の圧縮成型体で構成され、所定の空隙率を有することを特徴としている。【００１４】
本発明の研磨パッドは、金属繊維から構成されており、空隙を有しているので、研磨パッド表面に存在する金属繊維は弾性変形が可能である。このため、本発明の研磨パッド表面と被加工物の被加工面とが押し合わされると、被加工面に存在する微細な凹凸に対応して、金属繊維が変形することで、研磨パッド表面と被加工面との間に生じる隙間を小さくできる。これにより、上記した従来技術と比較して、被加工面における触媒と接触もしくは極近接する領域を増大させることができる。この結果、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種を被加工物の被加工面に効率よく作用させることが可能となり、平滑化加工の加工速度を大きくできる。【００１５】
ところで、隙間を埋めるだけであれば、研磨パッドの研磨面全体が変形可能に構成されていれば良いが、研磨面に被加工面を押し当てた際に、研磨面全体が変形してしまうと、平滑化加工が困難となる。【００１６】
これに対して、本発明の研磨パッドは、金属繊維の圧縮成型体で構成されているので、研磨パッド全体としては、剛性が高く、研磨パッドの研磨面に被加工面を押し当てた際の研磨面全体の変形は抑制される。よって、本発明の研磨パッドを用いることで、高精度な平滑化加工が可能である。【００１７】
請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載の発明のように、金属繊維（２１、２２、２３）として、直径が１μｍ以上５００μｍ以下であるものを用いることが好ましい。この場合に、圧縮成型体の製造の際に、高密度かつ均一に圧縮成型することが容易となる。【００１８】
請求項１に記載の発明においては、請求項３に記載の発明のように、空隙率は、１０％以上９０％以下とすることが好ましい。この場合に、成型体を容易に成型できるとともに、成型体の強度を確保できる。【００１９】
請求項１に記載の発明においては、請求項４に記載の発明のように、圧縮回復率が９０％以上１００％以下であることが好ましい。【００２０】
ここで、圧縮回復率は、金属製研磨パッドの表面に研磨荷重３００ｇ／ｃｍ２を１０ｓｅｃ負荷したときの金属製研磨パッドの厚さＴ１と、金属製研磨パッドの表面に研磨荷重１８００ｇ／ｃｍ２を１０ｓｅｃ負荷したときの金属製研磨パッドの厚さＴ２と、金属製研磨パッドの表面に研磨荷重１８００ｇ／ｃｍ２を１０ｓｅｃ負荷した後に研磨荷重３００ｇ／ｃｍ２を１０ｓｅｃ負荷したときの金属製研磨パッドの厚さＴ３とを用いて、次式で定義される。【００２１】
圧縮回復率（％）＝（Ｔ３−Ｔ２）／（Ｔ１−Ｔ２）×１００
この圧縮回復率が９０％以上である場合に、平滑化加工する前の被加工物の被加工面に凹凸やうねりがあった場合でも、平滑化加工の最中に金属製研磨パッドと被加工物の被加工面を十分に極近接または接触させることができる。【００２２】
請求項１に記載の発明においては、請求項５に記載の発明のように、金属繊維（２１、２２、２３）として、チタン、ニッケル、銅、鉄、クロム、コバルト、白金の中から選択された１種の金属または２種類以上の組み合わせからなる合金で構成されたものを採用できる。被加工物の酸化性に合わせて、金属繊維の材質、すなわち、触媒の種類を選択することにより、加工速度を調整することが可能となる。【００２３】
請求項１に記載の発明においては、請求項６に記載の発明のように、圧縮成型体の構成を、第１金属繊維（２２）と、第１金属繊維とは異なる材質の第２金属繊維（２３）とを備える構成とすることが好ましい。このように、被加工物の酸化性に合わせて、金属繊維の材質、すなわち、触媒の種類を組み合わせて選択することにより、加工速度を調整することが可能となる。【００２４】
請求項１に記載の発明においては、請求項７に記載の発明のように、成型体の構成を、研磨面となる一面とは反対側の他面に、ゴム弾性を有するクッションシートが設けられている構成とすることが好ましい。これによれば、触媒支援型の化学加工を行う際に、クッションシートによって被加工面にかかる加工圧力を均一にすることができる。【００２５】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の金属製研磨パッドの製造方法であって、
遷移金属触媒からなる金属繊維をホットプレスして一次成型体を成型する一次成型工程（Ｓ２）と、
一次成型体を常温で静水圧プレスして二次成型体を成型する二次成型工程（Ｓ３）とを有し、
一次成型工程によって、金属繊維同士を焼結により固定させ、
二次成型工程では、静水圧で変形しない型材（１１）により一次成型体の一面（１０ａ）を覆うとともに、静水圧で変形可能な被覆材（１２）により一次成型体の残りの面（１０ｂ）を覆った状態で静水圧プレスすることを特徴としている。【００２６】
ところで、本発明と異なり、ホットプレスまたは熱間静水圧プレスを単独で行って金属製研磨パッドを製造する場合、焼結による成型体の収縮や、型材や成型体の熱膨張による歪の影響により、成型体の平坦度が低下し、空隙率も不均一となってしまう。【００２７】
これに対して、本発明では、ホットプレスによって金属繊維同士を焼結させた後に、型材や成型体の熱膨張による歪の影響をほとんど受けない常温での静水圧プレスを行うので、成型体の高い平坦度を確保できる。また、二次成型工程の静水圧プレスでは、被覆材側から型材側に均一の圧力がかかるので、型材の平坦形状を圧縮成型体に精密に転写させることができ、かつ、金属製研磨パッドのどの部位においても均一な空隙率とすることができる。【００２８】
また、二次成型工程の静水圧プレスでは、常温で成型するので、高価で多くのエネルギーを必要とする熱間静水圧プレス装置を用いる必要が無い。したがって、型材も特別に耐熱性の高い材料を準備する必要は無く、型材は金属繊維として選択した材料よりも若干硬い材料であれば十分であり、工業的に安価なコストで金属製研磨パッドを製造できる。【００２９】
請求項９に記載の発明では、難加工材料からなる被加工物（６）の被加工面（６ａ）を平滑化加工する触媒支援型の化学加工方法において、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド（２）の研磨面（２ａ）と被加工面（６ａ）とを押し合わせ、被加工面（６ａ）と研磨面（２ａ）との間に酸化剤を供給しながら、被加工物（６）と金属製研磨パッド（２）とを相対移動させることを特徴としている。【００３０】
これによれば、請求項１に記載の金属製研磨パッドを用いるので、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。【００３１】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の発明において、酸化剤とともに、補助研磨粒子を供給することを特徴としている。【００３２】
これによれば、補助研磨粒子を供給することで、上記した従来技術のように活性種のみで加工する場合と比較して、活性種で生じた被加工物の表面改質層を効率的に除去できる。このとき、請求項１１に記載の発明のように、補助研磨粒子として、被加工物よりも軟らかいものを用いることで、被加工物に線状痕がつくことを抑制できる。さらに、請求項１２に記載の発明のように、補助研磨粒子として、被加工物の表面改質層よりも硬いものを用いることで、加工速度を大きくできる。【００３３】
請求項９〜１２に記載の発明は、請求項１３に記載の発明のように、難加工材料が、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイヤ、ルビーのいずれか１つである場合に、特に有効である。【００３４】
請求項９〜１３に記載の発明においては、請求項１４に記載の発明のように、酸化剤として、純水、過酸化水素水、シュウ酸、フッ化水素酸の中から選択された１種の溶液または２種類以上の組み合わせから成る混合溶液を用いることができる。被加工物の酸化性に合わせて、酸化剤の種類を選択することで、加工速度を調整することが可能となる。これにより、加工精度の調整を容易に行うことができる。【００３５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態における触媒支援型の化学加工装置の全体構成を示す概念図である。
【図２（ａ）】図１中の金属製研磨パッドの模式図であり、研磨面に平行な断面図である。
【図２（ｂ）】図１中の金属製研磨パッドの模式図であり、研磨面に垂直な断面図である。
【図３】第１実施形態における金属製研磨パッドの製造工程を表すフローチャートである。
【図４】図３中の二次成型工程で静水圧プレスを行う際の一次成型体の状態を示す断面図である。
【図５（ａ）】第１実施形態における各種研磨パッドと被加工物とを押し合わせたときの被加工物の被加工面近傍の拡大図である。
【図５（ｂ）】比較例１における各種研磨パッドと被加工物とを押し合わせたときの被加工物の被加工面近傍の拡大図である。
【図５（ｃ）】比較例２における各種研磨パッドと被加工物とを押し合わせたときの被加工物の被加工面近傍の拡大図である。
【図６】第２実施形態における触媒支援型の化学加工装置の金属製研磨パッドおよび定盤を示す断面図である。
【図７】実施例１の直径２０ミクロンのチタン繊維からなる、空隙率３６％の金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真である。
【図８】実施例２の直径２０ミクロンのチタン繊維からなる、空隙率７８％の金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真である。
【図９】実施例３の直径２０ミクロンのチタン繊維とニッケル繊維からなる金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１０（ａ）】ＳｉＣウエハを研磨する前のＳｉＣウエハ表面の粗さ曲線である。
【図１０（ｂ）】実施例１の金属製研磨パッドを用いてＳｉＣウエハを研磨した後のＳｉＣウエハ表面の粗さ曲線である。
【図１０（ｃ）】実施例１の金属製研磨パッドを用いてＳｉＣウエハを更に研磨した後のＳｉＣウエハ表面の粗さ曲線である。
【図１１（ａ）】ＳｉＣウエハを研磨する前のＳｉＣウエハ表面のレーザー顕微鏡による観察写真である。
【図１１（ｂ）】実施例１の金属製研磨パッドを用いてＳｉＣウエハを研磨した後のＳｉＣウエハ表面のレーザー顕微鏡による観察写真である。
【図１１（ｃ）】実施例１の金属製研磨パッドを用いてＳｉＣウエハを更に研磨した後のＳｉＣウエハ表面のレーザー顕微鏡による観察写真である。
【図１２】実施例５の直径８０ミクロンのチタン繊維からなる、空隙率５６％の金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真である。
【図１３】実施例６の直径８０ミクロンのチタン繊維からなる、空隙率７８％の金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態における触媒支援型の化学加工装置および触媒支援型の化学加工方法について説明する。図１に、本発明の金属製研磨パッドを用いた触媒支援型の化学加工を行う加工装置の概念図を示す。
【００３８】
図１に示すように、加工装置は、定盤１と、金属製研磨パッド２と、ホルダー３と、第１ノズル４と、第２ノズル５とを備えている。
【００３９】
定盤１は、平坦な上面を有し、上面に垂直な回転軸心を中心に回転可能となっている。金属製研磨パッド２は、定盤１の上面に取り付けられる。金属製研磨パッド２の研磨面２ａは、被加工物６の被加工面６ａよりも広い。ホルダー３は、難加工材料からなる被加工物６を保持する。ホルダー３は、定盤１の回転軸心に対して平行かつ偏心して設けられた回転軸を中心に回転可能となっている。なお、定盤１とホルダー３の両方が回転可能であるが、一方のみが回転する構成であっても良い。定盤１とホルダー３の回転方向は同じでも異なっていても良い。
【００４０】
第１ノズル４は、金属製研磨パッド２の研磨面２ａと被加工物６の被加工面６ａとの間に、酸化剤を供給する第１供給部である。第２ノズル５は、金属製研磨パッド２の研磨面２ａと被加工物６の被加工面６ａとの間に、補助研磨粒子を供給する第２供給部である。
【００４１】
本明細書で言う難加工材料は、材料が高硬度かつ脆いために、機械的に強い条件で加工することが困難な材料を意味する。高硬度とは、Ｓｉ等よりも硬度が高いことを意味する。このような難加工材料の中でもＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイヤ、ルビーのいずれか１つである場合に、工業的な価値が特に高い。ただし、被加工物を構成する材料は、難加工材料に限定されるものではなく、触媒支援型の化学加工方法で加工できる材料であれば良い。
【００４２】
酸化剤としては、純水、過酸化水素水、シュウ酸、フッ化水素酸の中から選択された１種の溶液または２種類以上の組み合わせからなる混合溶液を用いることができる。酸化剤は、加工する難加工材料に対して最適な触媒反応を起こす酸化剤の種類から選択される。
【００４３】
補助研磨粒子は、後述する、被加工物の表面に形成される表面改質層を除去するために用いられる補助加工材である。補助研磨粒子としては、被加工物よりも軟らかものを用い、より好ましくは、被加工物よりも軟らかく、かつ、被加工物の表面改質層よりも硬いものを用いる。補助研磨粒子の硬さを被加工物の硬さより軟らかく設定することで、被加工物の表面を損傷することなく、表面改質層を除去することができ、新たな触媒反応を促進することが可能となる。補助研磨粒子の硬さを表面改質層の硬さよりも硬く、被加工物の硬さより軟らかい硬さに設定することで、被加工材を損傷することなく大きな加工速度で加工することが可能となる。補助研磨粒子の材質としては、例えば、アルミナ、炭化ホウ素、シリカなどが挙げられる。補助研磨粒子の粒子径は、被加工材の材質、あるいは加工後の平滑度により選択されれば良く、特に限定されるものではない。
【００４４】
次に、金属製研磨パッド２について説明する。図２（ａ）に、金属製研磨パッド２の研磨面２ａに平行な断面を示し、図２（ｂ）に、金属製研磨パッド２の研磨面２ａに垂直な断面を示す。
【００４５】
金属製研磨パッド２は、遷移金属触媒からなる金属繊維２１の圧縮成型体で構成されたものであり、所定の空隙率を有している。圧縮成型体は、綿状の金属繊維に対して加熱および圧縮して成型されたものである。綿状の金属繊維は、１本もしくは複数本の金属繊維から構成されている。なお、金属製研磨パッド２の製造方法の詳細は後述する。
【００４６】
より具体的には、図２（ａ）に示すように、金属製研磨パッド２は、金属繊維２１同士が交差しており、交差した箇所２１ａが焼結していることにより、金属繊維２１同士が固定されている。また、図２（ｂ）に示すように、金属製研磨パッド２の研磨面２ａは高い平坦度を有している。すなわち、研磨面２ａでは金属繊維２１が平坦面をなすように並んでいる。また、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、金属製研磨パッド２は、直径がほぼ均一である金属繊維２１によって構成されている。
【００４７】
金属製研磨パッド２の原料となる金属繊維２１の直径は、１μｍ以上５００μｍ以下が好適である。金属繊維２１の直径が５００μｍを超える場合、金属繊維２１自体の強度が高すぎて高密度かつ均一に圧縮成型することが困難となる。金属繊維２１を高密度に成型できないと、原材料を繊維化する目的の一つである触媒反応させる表面積を増大させる効果が十分に得られないので、原料を金属繊維２１とする利点が小さくなる。現在では、集束引抜き法によって直径１μｍまでの極細径の金属繊維の製造が可能であるので、金属繊維２１としては直径１μｍ以上のものが使用可能である。ただし、次の理由により、金属繊維２１の直径は、１０μｍ以上とすることが、より好ましい。金属繊維２１の直径が１０μｍ未満の場合、原料となる金属繊維２１の製造にコストがかかってしまう。また、この場合、後述する成型工程での加熱の際に、金属繊維２１の活性が高すぎて大気中の酸素で酸化してしまう。
【００４８】
なお、本明細書でいう金属繊維２１の直径とは、金属繊維２１の断面積から算出した円相当径を言う。また、上記した金属繊維２１の直径とは、原料として使用する金属繊維の１本あたりの直径の平均値である。複数本の金属繊維２１を用いて金属製研磨パッド２を製造する場合、複数本の金属繊維２１の全てにおいて、直径が１μｍ以上５００μｍ以下であることが好適である。また、金属製研磨パッド２の製造後における金属繊維２１の直径は、金属製研磨パッド２の製造前の金属繊維２１の直径とほぼ等しいことから、上記した金属繊維２１の直径は、金属製研磨パッド２を構成する金属繊維２１の直径のことである。
【００４９】
金属製研磨パッド２の空隙率は、小さすぎず、大きすぎない所定の範囲内である。空隙率が小さすぎると、金属繊維２１が弾性変形できなくなるため、金属製研磨パッド２と被加工物６とを押し合わせたときに、被加工面６ａにおける触媒と接触または極近接する領域が少なくなってしまう。また、空隙率が小さすぎると、加工に用いる酸化剤や補助研磨粒子を被加工物６の被加工面６ａに対向する研磨パッド表面２ａで十分に保持することも困難となる。一方、空隙率が大きすぎると、酸化力を持つ活性種を発生させる反応表面積を大きくすることができなくなる。
【００５０】
具体的には、金属製研磨パッド２の空隙率を１０％以上９０％以下とする。これは、本発明者が種々の空隙率となるように圧縮成型体を成型したところ、空隙率１０％未満とすることは困難であり、９０％超とすると、型を外した際に成型体の形状が維持されなかったからである。
【００５１】
金属製研磨パッド２の圧縮回復率は、金属繊維の直径と圧縮成型した際の成型体の成型密度により変化するが、９０％以上１００%以下とすることが好適である。圧縮回復率が９０％未満の場合は、金属製研磨パッドと被加工物を加圧状態で加工した際に被加工物と金属製研磨パッドの全面を均一に接触させる事が難しく、局部的な接触となってしまうからである。
【００５２】
金属繊維は、例えば、チタン、ニッケル、銅、鉄、クロム、コバルト、白金の中から選択された１種の金属または２種類以上の組み合わせからなる合金で構成される。金属繊維の材質は、加工する難加工材料に対して最適な触媒反応を起こす金属材料の種類から選択される。本実施形態では、圧縮成型体を構成する金属繊維の材質は全て同じである。
【００５３】
次に、金属製研磨パッド２の製造方法について説明する。図３に、金属製研磨パッド２の製造工程を表すフローチャートを示す。図３に示すように、原料準備工程Ｓ１と、一次成型工程Ｓ２と、二次成型工程Ｓ３とを行うことで、金属製研磨パッド２を製造する。
【００５４】
原料準備工程Ｓ１では、金属製研磨パッド２の原料として、遷移金属触媒からなる金属繊維を準備する。このとき、準備する金属繊維は複数本でも１本でもよいが、複数本の場合、比較的長いものを用いることが好ましい。触媒支援型の化学加工法による平滑化加工の際における金属繊維の脱落を防止するためである。
【００５５】
一次成型工程Ｓ２では、金属繊維をホットプレスして一次成型体（予備成型体）を成型する。このとき、金型内に金属繊維を綿状に配置して、加熱および加圧する。
【００５６】
加熱温度は、交差した金属繊維同士の接触箇所が焼結して固化する温度である。例えば、金属繊維をチタンで構成する場合、加熱温度を７００℃以上１０００℃以下とする。成型温度が７００℃未満であると金属繊維の変形が十分でなく成型体の密度が不均一となり、金属製研磨パッド２として使用できる成型体が得られない。成型温度が１０００℃を超えると、金属繊維同士が局部的に焼結融合して接合されて収縮する。その結果、成型体の表面積が小さくなり、原料を金属繊維として狙う触媒反応面積を増大する効果が小さくなってしまう。また、成型体の焼結が進みすぎると、成型体自体の寸法が収縮してしまい成型体の寸法精度を確保することが困難となり、被加工物との密着を確保することが可能な金属製研磨パッド２の形状を得ることが困難となる。
【００５７】
また、ホットプレスの方法としては、金属繊維が酸化しやすい場合、予備成型体をなす金属繊維の酸化を抑制できて、成型体内への空気巻き込みによる成型不良の心配が無い、真空ホットプレス法を採用することが好ましい。これにより、触媒反応させる表面積が大きく、寸法精度の良い成型体を得ることができる。
【００５８】
二次成型工程Ｓ３では、一次成型体を常温で静水圧プレスして二次成型体を成型する。図４に、二次成型工程Ｓ３で静水圧プレスを行う際の一次成型体の状態を示す。具体的には、図４に示すように、静水圧プレス時の静水圧で変形しない型材１１により一次成型体１０の一面１０ａを覆うとともに、静水圧で変形可能な被覆材１２により一次成型体１０の他面１０ｂを含む残りの面を覆った状態で静水圧プレスする。これにより、一次成型体１０の一面１０ａを平坦化させる。一次成型体１０の一面１０ａが金属製研磨パッド２の研磨面２ａとなる。
【００５９】
型材１１としては、鉄、アルミ、ガラスなどで構成された剛性の高い型材を採用できる。被覆材１２としては、ゴムなどの弾性材料で構成されたシート状部材を採用できる。この二次成型工程Ｓ３では、熱間静水圧プレスに使用するような耐熱性のある特殊な金型材料を準備する必要は全く無い。ここでいう常温とは、加熱しない状態での温度を意味する。
【００６０】
ところで、本実施形態と異なり、ホットプレスまたは熱間静水圧プレスを単独で行って金属製研磨パッド２を製造する場合、焼結による成型体の収縮や、型材や成型体の熱膨張による歪の影響により、成型体の平坦度が低下し、空隙率も不均一となってしまう。
【００６１】
これに対して、本実施形態では、ホットプレスによって金属繊維同士を焼結させた後に、型材や成型体の熱膨張による歪の影響をほとんど受けない常温での静水圧プレスを行うので、成型体の高い平坦度を確保できる。また、二次成型工程Ｓ３の静水圧プレスでは、被覆材１２側から型材１１側に均一の圧力がかかるので、型材１１の平坦形状を成型体に精密に転写させることができ、かつ、金属製研磨パッド２のどの部位においても均一な空隙率とすることができる。
【００６２】
また、二次成型工程Ｓ３の静水圧プレスでは、常温で成型するので、高価で多くのエネルギーを必要とする熱間静水圧プレス装置を用いる必要が無い。したがって、型材１１も特別に耐熱性の高い材料を準備する必要は無く、型材１１は金属繊維として選択した材料よりも若干硬い材料であれば十分であり、工業的に安価なコストで金属製研磨パッド２を製造できる。
【００６３】
次に、上記した構成の加工装置を用いた触媒支援型の化学加工方法について説明する。定盤１とホルダー３とをそれぞれ回転させながら、被加工物６の被加工面６ａと金属製研磨パッド２の研磨面２ａとを押し合わせる。そして、第１、第２ノズル４、５から酸化剤と補助研磨粒子を、被加工面６ａと研磨面２ａとの間に供給する。
【００６４】
このとき、金属製研磨パッド２を構成する金属繊維の表面において、酸化剤から強力な酸化力を持つ活性種が発生する。例えば、金属繊維がチタンで構成され、酸化剤として過酸化水素を用いた場合、フェントン反応によって、ヒドロキシラジカルが発生する。この活性種によって、被加工面６ａの表層が酸化層に改質され、すなわち、被加工面６ａに表面改質層が形成される。そして、補助研磨粒子によって、この表面改質層が削り取られる。このようにして、被加工物６の被加工面６ａが平滑化加工される。
【００６５】
次に、本実施形態の主な特徴について説明する。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）のそれぞれに、本実施形態、比較例１、比較例２における各種研磨パッドと被加工物とを押し合わせたときの被加工物の被加工面近傍の拡大図を示す。
【００６６】
図５（ｂ）に示す比較例１は、上記発明が解決する課題の欄に記載の触媒金属で構成した研磨定盤Ｊ１を用いた例である。この研磨定盤Ｊ１と被加工物６とを押し合わせると、研磨定盤Ｊ１は剛性が高いため、研磨定盤Ｊ１は被加工物６の被加工面６ａに存在する微細な凹凸に対応して変形しない。このため、被加工面６ａと研磨定盤Ｊ１の表面との間に微細な隙間が生じてしまう。
【００６７】
これに対して、本実施形態の金属製研磨パッド２は、金属繊維２１から構成されており、空隙を有しているので、研磨パッド表面２ａに存在する金属繊維は弾性変形が可能である。このため、図５（ａ）に示すように、研磨パッド表面２ａと被加工物６の被加工面６ａとが押し合わされると、被加工面６ａに存在する微細な凹凸に対応して、研磨パッド表面２ａが変形することで、研磨パッド表面２ａと被加工面６ａとの間に生じる隙間を小さくできる。すなわち、研磨パッド表面２ａにおける被加工面６ａの凸部に接する金属繊維２１が押されて、被加工面６ａの凹部に対向する金属繊維２１が凹部に入り込む。これにより、比較例１と比較して、被加工面６ａにおける触媒と接触もしくは極近接する領域を増大させることができる。この結果、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種を被加工物の被加工面に効率よく作用させることが可能となる。すなわち、被加工面６ａに表面改質層を速く形成でき、平滑化加工の加工速度を大きくできる。
【００６８】
また、図５（ｃ）に示す比較例２は、柔軟性が高い研磨パッドＪ２を用いた例である。この研磨パッドＪ２は、触媒金属で構成されたものではなく、例えば、ポリウレタン樹脂製の不織布で構成されている。比較例２の研磨パッドＪ２と被加工物６とを押し合わせ場合、被加工面６ａに存在する微細な凹凸に対応して、研磨パッド表面Ｊ２ａが変形することで、研磨パッド表面Ｊ２ａと被加工面６ａとの間の隙間をなくすことができる。
【００６９】
しかし、この場合、研磨パッドＪ２の柔軟性が高すぎるため、研磨パッド表面Ｊ２ａが被加工面６ａに押されて変形してしまう。具体的には、研磨パッド表面Ｊ２ａが被加工面６ａよりも大きい場合、研磨パッド表面Ｊ２ａが被加工面６ａに押されると、研磨パッド表面Ｊ２ａのうち被加工物６の縁に対向する部位が変形してしまう。このため、被加工面６ａの平滑化加工が困難となる。
【００７０】
これに対して、本実施形態の金属製研磨パッド２は、金属繊維２１の圧縮成型体で構成されているので、研磨パッド全体としては、剛性が高く、研磨面２ａに被加工面６ａを押し当てた際の研磨面２ａ全体の変形は抑制される。すなわち、研磨面２ａに被加工面６ａを押し当てた際、研磨面２ａは高い平坦度が維持される。よって、本実施形態の金属製研磨パッド２を用いることで、高精度な平滑化加工が可能である。
【００７１】
また、本実施形態の金属製研磨パッド２によれば、触媒金属が５００μ以下の繊維形状であり、繊維の周囲に空隙を有するので、触媒金属が緻密なバルク形状の場合と比較して、酸化力を持つ活性種を発生させる反応表面積を大きくすることができる。
【００７２】
さらに、本実施形態の金属製研磨パッド２によれば、研磨面に空隙が存在するので、被加工物の被加工面の加工に十分な量の酸化剤や補助研磨粒子を、研磨面に保持することができる。
【００７３】
また、本実施形態の触媒支援型の化学加工方法では、被加工面６ａと研磨面２ａとの間に、酸化剤だけでなく、補助研磨粒子も供給することにより、被加工物６の表面改質層を除去するようにしている。このため、本実施形態によれば、上記した従来技術のように活性種のみで加工する場合と比較して、被加工物の表面改質層を効率的に除去できる。
（第２実施形態）
図６に、第２実施形態における触媒支援型の化学加工装置の金属製研磨パッドおよび定盤を示す。
【００７４】
第１実施形態では、金属製研磨パッド２を、直接、定盤１に取り付けたが、図６に示すように、ゴム弾性を有するクッションシート１３を介在させて、金属製研磨パッド２を、定盤１に取り付けてもよい。すなわち、金属製研磨パッド２のうち研磨面（一面）２ａの反対側の面（他面）２ｂに、クッションシート１３を設けてもよい。
【００７５】
これによれば、触媒支援型の化学加工を行う際に、クッションシート１３によって被加工面６ａにかかる加工圧力を均一にすることができる。
（第３実施形態）
圧縮成型体を構成する金属繊維の材質は、全て同じ場合に限らず、異なっていても良い。すなわち、圧縮成型体が、金属繊維として、第１金属繊維と、この第１金属繊維とは異なる材質の第２金属繊維とを備える構成としてもよい（実施例３参照）。
【００７６】
このように、被加工物の酸化性に合わせて、金属繊維の材質、すなわち、触媒の種類を組み合わせて選択することにより、加工速度を調整することが可能となる。
（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、触媒支援型の化学加工を行う際に、第２ノズル５から補助研磨粒子を供給したが、上記した特許文献１、２に記載の従来技術のように、補助研磨粒子を供給せずに、触媒支援型の化学加工を行ってもよい。
【００７７】
（２）第１実施形態では、触媒支援型の化学加工装置が、被加工物６と金属製研磨パッド２とを回転運動させる構成であったが、被加工物６と金属製研磨パッド２の少なくとも一方を直線的な往復運動させる構成であってもよい。要するに、触媒支援型の化学加工装置は、被加工物６と金属製研磨パッド２とを相対移動させる構成であればよい。
【００７８】
（３）第１実施形態では、金属製研磨パッド２は、直径の大きさが１種類の金属繊維２１によって構成されていたが、直径の大きさが複数種類の金属繊維によって構成されていてもよい。この場合であっても、１本の金属繊維の直径は１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００７９】
（４）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【実施例】
【００８０】
以下、本発明の実施例について説明する。実施例１〜３は、金属製研磨パッドの製造例である。実施例４は、金属製研磨パッドを用いた触媒支援型の化学加工法による平滑化加工の例である。
（実施例１）
上記した第１実施形態に記載の金属製研磨パッドの製造方法によって、空隙率３６％の金属製研磨パッドを製造した。以下、具体的な条件を説明する。【００８１】
表１に示す金属繊維を準備した（原料準備工程Ｓ１）。なお、準備した金属繊維は、直径がほぼ均一のものである。【００８２】
【表１】
2015008572.tif 000003
そして、表２に示す成型条件にて、一軸真空ホットプレスにより、予備成型体を成型した（一次成型工程Ｓ２）。このとき、予備成型体の目標密度を、二次成型工程の圧縮率と目的とする金属製研磨パッドの空隙率より逆算して設定した。【００８３】
具体的には、目的とする金属製研磨パッドの空隙率が３６％のときでは、空隙率がやや高い４５％となるように一軸真空ホットプレスで圧縮する成型ストロークを調整した。目的とする金属製研磨パッドの空隙率もよりもやや高い空隙率とする理由は、目標とする空隙率に最終成型する静水圧プレスでの成型性を考慮する必要があるためである。一軸真空ホットプレス後の成型体の密度が高すぎると、静水圧プレスでの変形量が少なくなり成型体の密度を均一化することが難しくなる。逆に、一軸真空ホットプレス後の成型体の密度が低すぎると、静水圧プレスでの変形量が大きくなり、目標とする成型密度に圧縮することができず、さらに、成型体に大きな圧縮残留応力が生じて、成型体が大きく変形してしまうからである。【００８４】
【表２】
2015008572.tif 000004
その後、表３に示す成型条件にて、静水圧プレスにより、金属製研磨パッドを成型した（二次成型工程Ｓ３）。このとき、静水圧プレスの成型圧力を、最終的に目的とする金属製研磨パッドの空隙率、チタン繊維の直径や一軸真空ホットプレス後の予備成型体の密度に応じて設定した。【００８５】
【表３】
2015008572.tif 000005
このようにして製造された空隙率３６％の金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真を図７に示す。図７より、成型した金属製研磨パッドの表面が均一な密度であることが確認できる。また、空隙率３６％の金属製研磨パッドについて、圧縮回復率を測定した結果、圧縮回復率は９９％であった。
（実施例２）
実施例１と同様の方法により、空隙率７８％の金属製研磨パッドを製造した。なお、金属製研磨パッドの空隙率７８％となるように、一軸真空ホットプレスでの成型ストロークを調整するとともに、静水圧プレスでの成形圧力を調整した。【００８６】
製造された空隙率７８％の金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真を図８に示す。また、空隙率７８％の金属製研磨パッドについて、圧縮回復率を測定した結果、圧縮回復率は９７％であった。
（実施例３）
ニッケル繊維（第１金属繊維）とチタン繊維（第２金属繊維）とを用いて、実施例１と同様の方法により、金属製研磨パッドを製造した。製造された金属研磨パッドの顕微鏡写真を図９に示す。図９より、ニッケル繊維２２と、チタン繊維２３とによって、金属製研磨パッドが構成されていることが確認できる。
（実施例４）
実施例１で製造した金属製研磨パッドを用い、第１実施形態で説明した図１の加工装置によって、触媒支援型の化学加工方法で被加工物の平滑化加工を行った。このときの加工条件を表４に示す。【００８７】
【表４】
2015008572.tif 000006
図１０（ａ）、図１０（ｂ）に、実施例１で製造した金属製研磨パッドを用いて難加工材料であるＳｉＣウエハのＳｉ面を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工したときのＳｉＣウエハ表面の加工前後の粗さ曲線を示す。図１０（ａ）が加工前の粗さ曲線、図１０（ｂ）が加工後の粗さ曲線を示している。加工前の粗さ曲線と加工後の粗さ曲線を比較すると、粗さ曲線における谷の形状が鋭角形状に維持されつつ、粗さ曲線における山の形状が鋭角から丸い形状に変わっていることがわかる。よって、加工前後の粗さ曲線より、加工前のＳｉＣウエハ表面の粗さ凸部のみが選択的に加工されていることが確認できる。【００８８】
これは、一般的なダイヤモンドスラリーを用いたポリッシングでは、ＳｉＣウエハ表面の粗さ凸部と凹部両方が同時に加工されてしまい目的とする表面粗さとするまでに多くの加工代を必要とするが、本発明の金属製研磨パッドを用いたＳｉＣウエハの加工方法では、凸部のみが選択的に加工できて加工代が少なくて済み、効率的であるといったことを証明している。【００８９】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）に、実施例１で製造した金属製研磨パッドを用いて難加工材料の表面を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工したときの加工前後のＳｉＣウエハ表面のレーザー顕微鏡による観察写真を示す。図１１（ａ）が加工前の表面状態、図１１（ｂ）が加工後の表面状態を示している。加工前の表面状態と加工後の表面状態を比較すると、加工前のＳｉＣウエハ表面に多くの線状痕があるのに対して、加工後は線状痕が減少して平滑化した表面が多く観察できる。【００９０】
ところで、一般的なダイヤモンドスラリーを用いたポリッシングでは、平滑化した表面にもダイヤモンドの粒子で傷つけられた線状痕が必ず残る。【００９１】
これに対して、図１１（ｂ）に示されるように、本発明の金属製研磨パッドを用いたＳｉＣウエハの加工方法では、平滑化した表面に全く線状痕が存在していない。これは、ＳｉＣウエハの加工のほとんどが化学的な作用で行われており、加工による欠陥が全く無い、無欠陥、つまりダメージレスで、ＳｉＣウエハの表面が形成できるといったことを証明している。【００９２】
図１０（ｃ）、図１１（ｃ）に、それぞれ、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示す状態のＳｉＣウエハ表面に対して更に平滑化加工を進めたときのＳｉＣウエハ表面の粗さ曲線、レーザー顕微鏡による観察写真を示す。図１０（ｃ）、図１１（ｃ）に示されるように、更に平滑化加工を進めることで、ＳｉＣウエハ表面の平坦度が増すことがわかる。
（実施例５）
純チタンで構成され、直径が８０μｍである金属繊維を用いて、実施例１と同様の方法により、空隙率５６％の金属製研磨パッドを製造した。製造された金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真を図１２に示す。
（実施例６）
純チタンで構成され、直径が８０μｍである金属繊維を用いて、実施例１と同様の方法により、空隙率７８％の金属製研磨パッドを製造した。製造された金属製研磨パッドの走査型電子顕微鏡写真を図１３に示す。【００９３】
上記の説明から明らかなように、本発明は、金属繊維からなる金属製研磨パッドを用いて難加工材料の表面を触媒支援型の化学加工方法で加工することにより、金属触媒から発生させた強力な酸化力を持つ活性種を、効率的に、被加工物の被加工面に接触、もしくは極近接させることが可能であり、加工速度が大きいばかりではなく、被加工材の表面に欠陥が全く無い研磨方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の金属製研磨パッドを用いた触媒支援型の化学加工方法は、難加工材料、特に、パワー半導体材料として使用されるＳｉＣであるとか、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイヤ、ルビーなどの加工に好適である。
【符号の説明】
【００９５】
１      定盤
２      金属製研磨パッド
２ａ    研磨面
２１    金属繊維（触媒）
３      ホルダー
４      第１ノズル
５      第２ノズル
６      被加工物
６ａ    被加工面
１０    一次成型体
１１    型材
１２    被覆材
１３    クッションシート  
【図１】
2015008572.tif 000007
【図２（ａ）】
2015008572.tif 000008
【図２（ｂ）】
2015008572.tif 000009
【図３】
2015008572.tif 000010
【図４】
2015008572.tif 000011
【図５（ａ）】
2015008572.tif 000012
【図５（ｂ）】
2015008572.tif 000013
【図５（ｃ）】
2015008572.tif 000014
【図６】
2015008572.tif 000015
【図１０（ａ）】
2015008572.tif 000016
【図１０（ｂ）】
2015008572.tif 000017
【図１０（ｃ）】
2015008572.tif 000018
【図７】
2015008572.tif 000019
【図８】
2015008572.tif 000020
【図９】
2015008572.tif 000021
【図１１（ａ）】
2015008572.tif 000022
【図１１（ｂ）】
2015008572.tif 000023
【図１１（ｃ）】
2015008572.tif 000024
【図１２】
2015008572.tif 000025
【図１３】
2015008572.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月28日(2014.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物（６）の被加工面（６ａ）を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工するための金属製研磨パッド（２）であって、
遷移金属触媒からなる金属繊維（２１、２２、２３）の圧縮成型体で構成され、
前記圧縮成型体は、交差した前記金属繊維同士の接触箇所が焼結して、前記金属繊維同士が固定されているとともに、所定の空隙率を有することを特徴とする金属製研磨パッド。
【請求項２】
前記金属繊維（２１、２２、２３）は、直径が１μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属製研磨パッド。
【請求項３】
前記空隙率は、１０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製研磨パッド。
【請求項４】
前記圧縮成型体は、圧縮回復率が９０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項５】
前記金属繊維（２１、２２、２３）は、チタン、ニッケル、銅、鉄、クロム、コバルト、白金の中から選択された１種の金属または２種類以上の組み合わせからなる合金で構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項６】
前記圧縮成型体は、第１金属繊維（２２）と、前記第１金属繊維とは異なる材質の第２金属繊維（２３）とを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項７】
前記圧縮成型体は、研磨面となる一面（２ａ）と、それとは反対側の他面（２ｂ）とを有し、
前記他面にゴム弾性を有するクッションシート（１３）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の前記金属製研磨パッドの製造方法であって、
遷移金属触媒からなる金属繊維をホットプレスして一次成型体を成型する一次成型工程（Ｓ２）と、
前記一次成型体を常温で静水圧プレスして二次成型体を成型・する二次成型工程（Ｓ３）とを有し、
前記一次成型工程によって、前記金属繊維同士を焼結により固定させ、
前記二次成型工程では、静水圧で変形しない型材（１１）により前記一次成型体の一面（１０ａ）を覆うとともに、静水圧で変形可能な被覆材（１２）により前記一次成型体の残りの面（１０ｂ）を覆った状態で前記静水圧プレスすることを特徴とする金属製研磨パッドの製造方法。
【請求項９】
難加工材料からなる被加工物（６）の被加工面（６ａ）を平滑化加工する触媒支援型の化学加工方法において、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の前記金属製研磨パッド（２）の研磨面（２ａ）と前記被加工面（６ａ）とを押し合わせ、前記被加工面（６ａ）と前記研磨面（２ａ）との間に酸化剤を供給しながら、前記被加工物（６）と前記金属製研磨パッド（２）とを相対移動させることを特徴する触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１０】
前記酸化剤とともに、補助研磨粒子を供給することを特徴とする請求項９に記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１１】
前記補助研磨粒子として、前記被加工物よりも軟らかいものを用いることを特徴とする請求項１０に記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１２】
前記補助研磨粒子は、前記被加工物の表面改質層よりも硬いことを特徴とする請求項１１に記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１３】
前記難加工材料は、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイヤ、ルビーのいずれか１つであることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１つに記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１４】
前記酸化剤として、純水、過酸化水素水、シュウ酸、フッ化水素酸の中から選択された１種の溶液または２種類以上の組み合わせから成る混合溶液を用いることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１つに記載の触媒支援型の化学加工方法。
【請求項１５】
前記圧縮成型体は、綿状の前記金属繊維に対して加熱および圧縮して成型されたものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の金属製研磨パッド。
【請求項１６】
前記金属繊維として、チタンで構成された金属繊維を用い、
前記一次成型工程の加熱温度を７００℃以上１０００℃以下とすることを特徴とする請求項８に記載の金属製研磨パッドの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
触媒と接触または極近接する領域が少なくなってしまう。
［００１１］
この結果、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種を被加工物の被加工面に効率よく作用させることができず、被加工物の平滑化加工の際の加工速度が小さくなり、加工時間が長くなってしまう。
［００１２］
本発明は、上記点に鑑みて、被加工面における触媒と接触または極近接する領域を増大できる金属製研磨パッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、その金属製研磨パッドを用いた触媒支援型の化学加工方法を提供することを他の目的とする。
課題を解決するための手段
［００１３］
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、被加工物（６）の被加工面（６ａ）を触媒支援型の化学加工方法で平滑化加工するための金属製研磨パッド（２）であって、
遷移金属触媒からなる金属繊維（２１、２２、２３）の圧縮成型体で構成され、
圧縮成型体は、交差した金属繊維同士の接触箇所が焼結して、金属繊維同士が固定されているとともに、所定の空隙率を有することを特徴としている。
［００１４］
本発明の研磨パッドは、金属繊維から構成されており、空隙を有しているので、研磨パッド表面に存在する金属繊維は弾性変形が可能である。このため、本発明の研磨パッド表面と被加工物の被加工面とが押し合わされると、被加工面に存在する微細な凹凸に対応して、金属繊維が変形することで、研磨パッド表面と被加工面との間に生じる隙間を小さくできる。これにより、上記した従来技術と比較して、被加工面における触媒と接触もしくは極近接する領域を増大させることができる。この結果、触媒表面上で生成した強力な酸化力を持つ活性種を被加工物の被加工面に効率よく作用させることが可能となり、平滑化加工の加工速度を大きくできる。
［００１５］
ところで、隙間を埋めるだけであれば、研磨パッドの研磨面全体が変形可能に構成されていれば良いが、研磨面に被加工面を押し当てた際に、研磨面全体が変形してしまうと、平滑化加工が困難となる。
［００１６］
これに対して、本発明の研磨パッドは、金属繊維の圧縮成型体で構成されているので、研磨パッド全体としては、剛性が高く、研磨パッドの研磨面に
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００３４］
請求項９〜１３に記載の発明においては、請求項１４に記載の発明のように、酸化剤として、純水、過酸化水素水、シュウ酸、フッ化水素酸の中から選択された１種の溶液または２種類以上の組み合わせから成る混合溶液を用いることができる。被加工物の酸化性に合わせて、酸化剤の種類を選択することで、加工速度を調整することが可能となる。これにより、加工精度の調整を容易に行うことができる。
請求項１５に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記圧縮成型体は、綿状の前記金属繊維に対して加熱および圧縮して成型されたものであることを特徴としている。
請求項１６に記載の発明では、請求項８に記載の発明において、前記金属繊維として、チタンで構成された金属繊維を用い、前記一次成型工程の加熱温度を７００℃以上１０００℃以下とすることを特徴としている。
［００３５］
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
図面の簡単な説明
［００３６］
［図１］第１実施形態における触媒支援型の化学加工装置の全体構成を示す概念図である。
［図２（ａ）］図１中の金属製研磨パッドの模式図であり、研磨面に平行な断面図である。
［図２（ｂ）］図１中の金属製研磨パッドの模式図であり、研磨面に垂直な断面図である。
［図３］第１実施形態における金属製研磨パッドの製造工程を表すフローチャートである。
［図４］図３中の二次成型工程で静水圧プレスを行う際の一次成型体の状態を示す断面図である。
［図５（ａ）］第１実施形態における各種研磨パッドと被加工物とを押し合わせたときの被加工物の被加工面近傍の拡大図である。
［図５（ｂ）］比較例１における各種研磨パッドと被加工物とを押し合わせたときの被加工物の被加工面近傍の拡大図である。
［図５（ｃ）］比較例２における各種研磨パッドと被加工物とを押し合わせたときの被加工物の被加工面近傍の拡大図である。
［図６］第２実施形態における触媒支援型の化学加工装置の金属製研磨パッドおよび定盤を示す断面図である。
［図７］実施例１の直径２０ミクロンのチタン繊維からなる、空隙率３６％の金
【国際調査報告】
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