研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法
【課題】研磨レートを改善し被研磨物の平坦性精度を向上させることができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッド１０では、湿式成膜法で内部に厚さ方向に縦長の発泡３および発泡５が連続状に形成された発泡体２を備えている。発泡体２の研磨面Ｐの反対面側には、凹部２ａおよび凸部２ｂのパターンが形成された樹脂基材７が貼り合わされている。発泡体２は、発泡３が開口した開口４が形成された領域２ａと、発泡５が開口した開口６が形成された領域２ｂとを有している。領域２ａは樹脂基材７の凹部２ａに対応し、領域２ｂは樹脂基材７の凸部２ｂに対応している。発泡体２と樹脂基材７との合計の厚さは均一化されている。領域２ａで研磨面Ｐにおける樹脂部分の面積が確保され、領域２ｂでスラリの流出入が促進される。
【解決手段】研磨パッド１０では、湿式成膜法で内部に厚さ方向に縦長の発泡３および発泡５が連続状に形成された発泡体２を備えている。発泡体２の研磨面Ｐの反対面側には、凹部２ａおよび凸部２ｂのパターンが形成された樹脂基材７が貼り合わされている。発泡体２は、発泡３が開口した開口４が形成された領域２ａと、発泡５が開口した開口６が形成された領域２ｂとを有している。領域２ａは樹脂基材７の凹部２ａに対応し、領域２ｂは樹脂基材７の凸部２ｂに対応している。発泡体２と樹脂基材７との合計の厚さは均一化されている。領域２ａで研磨面Ｐにおける樹脂部分の面積が確保され、領域２ｂでスラリの流出入が促進される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法に係り、特に、湿式成膜法により内部に厚さ方向に縦長の多数の発泡が連続状に形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するシート状の発泡体と、発泡体の研磨面の反対面側に一面側が貼り合わされた樹脂基材と、を備えた研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用ガラスディスク、フォトマスク、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の電子部品材料（被研磨物）では、高精度な平坦性が要求されるため、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。このような被研磨物の精密研磨加工では、平坦性の向上を図るために一度研磨加工（一次研磨）した後に仕上げ加工（二次研磨）が広く行われている。研磨加工時には、被研磨物および研磨パッド間に研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が供給される。
【０００３】
一般に、研磨パッドには、湿式成膜法で形成されたポリウレタン樹脂製のシート状の発泡体が使用されている。湿式成膜法では、水混和性の有機溶媒に樹脂を溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させる。得られた発泡体では、内部にポリウレタン樹脂の凝固再生に伴う多数の発泡が連続状に形成され、発泡体の表面には緻密な微多孔が形成された厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。このような湿式成膜法で形成された発泡体を備えた研磨パッドでは、研磨加工時に供給されるスラリが加工面で不均一に分散することを抑制するために、発泡体の表面側に溝加工等を施すことがある。これにより、研磨加工中にスラリが溝を通して加工面を移動することができるため、加工面全体にスラリを均一に分散させ、研磨レートを向上させることができる。ところが、発泡体に形成された溝の形状が被研磨物の加工面に転写されてしまい、被研磨物の平坦性精度が損なわれることがある。
【０００４】
一方、被研磨物の種類、一次研磨や二次研磨等の研磨加工のレベルに合わせて、発泡体のスキン層側にドレス処理（軽度なサンディング）やバフ処理等の研削処理を施し、表面（研磨面）に開口を形成することもある。研磨面に開口が形成された研磨パッドでは、研磨加工時にかかる押圧力により発泡が伸縮するため、スラリが発泡内に保持されつつ、流出入することで安定した研磨レートで被研磨物が研磨加工される。また、研磨中に生じたスラッジ（研磨屑）等の異物は発泡内に貯留されるため、被研磨物表面におけるスクラッチ等の発生が抑制される。
【０００５】
スキン層側にドレス処理が施された研磨パッドとして、例えば、内部の発泡を開口させずに微多孔のみを開口させ、発泡の開口による表面硬度の低下を抑制することで、被研磨物の微少うねりを改善させる技術が開示されている（特許文献１参照）。また、スキン層を除去し内部の発泡を開口させ、従来のものより開口径の大きい発泡体を形成することで、スラリの流入、保持、排出の円滑化を図る技術が開示されている（特許文献２参照）。更には、発泡体の外周部および中央部の周速差により生じる被研磨物の平坦性の精度差を解消するために、中央部に基材を貼付せずに外周部のみに基材を貼付させ、発泡体の研磨面側にバフ処理を施し、外周部に開口径の大きい開口を、中央部に開口径の小さい開口を形成することで、被研磨物の加工面全体での研磨量の均一化を図る技術も開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４３４４５号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０４７４号公報
【特許文献３】特開２００９−１３６９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、内部の発泡が開口せず微多孔のみが開口しているため、開口径が小さく研磨加工が進行するにつれて、樹脂が引き伸ばされ開口が閉塞される。また、研磨粒子や研磨屑が原因で開口に目詰まりが起こり、被研磨物に対するスクラッチの発生が増大することがある。これらの問題を解消するために、ドレス処理を施すと、内部の大きな発泡が開口し、うねりの改善を達成できなくなる。また、発泡体の厚さバラツキがスキン層の厚さより大きいことから、スキン層が除去されない程度のドレス処理を施しても、発泡体の厚みバラツキを解消することができず、被研磨物の平坦性精度を向上させることが難しくなる。特許文献２の技術では、開口径が大きく発泡体のかさ密度が低いため、研磨加工中の押圧力により発泡の圧縮変形が大きくなり永久歪みが生じやすくなる。永久歪みが生じると、発泡の変形を回復させる弾性が損なわれ発泡体が元に戻りにくくなる。この結果、研磨加工が進行するにつれ、研磨性能の変化が生じ、被研磨物の平坦性が低下してしまう。特許文献３の技術では、発泡体の中央部に基材を貼付せず発泡体の外周部のみに基材を貼付するため、基材で発泡体の全面が支持されず、研磨加工時にスラリが基材と発泡体との接着面にまで浸透し、基材と発泡体とが剥離するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、研磨レートを改善し被研磨物の平坦性精度を向上させることができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、湿式成膜法により内部に厚さ方向に縦長の多数の発泡が連続状に形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するシート状の発泡体と、前記発泡体の研磨面の反対面側に一面側が貼り合わされた樹脂基材と、を備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂基材は、前記一面側に凹部および凸部のパターンが形成されており、前記発泡体は、前記研磨面に、前記樹脂基材の凹部に対応し前記発泡の開口が形成された第１の領域と、前記樹脂基材の凸部に対応し前記第１の領域の開口より開口径の大きい開口が形成された第２の領域とを有しており、前記発泡体と前記樹脂基材との合計の厚さが均一化されたものであることを特徴とする。
【００１０】
第１の態様では、第１の領域の開口径が第２の領域の開口径より小さいため、研磨加工時に研磨面における樹脂部分の面積が確保されるため、被研磨物を確実に研磨加工でき、第２の領域の開口径が第１の領域の開口径より大きいため、研磨加工時に発泡内のスラリの流出入が促進される。本態様によれば、被研磨物を確実に研磨加工する第１の領域およびスラリの流出入を促進させる第２の領域がパターンを形成するように配されたことで、研磨レートを改善すると共に、発泡体と樹脂基材との合計の厚さが均一化されたため、被研磨物にかかる押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性精度を向上させることができる。
【００１１】
第１の態様において、第１の領域には開口径が３０μｍ以下の開口が形成されており、第２の領域には開口径が５０μｍ以上の開口が形成されていることが好適である。第１および第２の領域の合計の幅は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。また、第１の領域の開口率は、第２の領域の開口率より小さいことが好適である。樹脂基材に形成された凹部および凸部のパターンは、ストライプ状、格子状、同心円状としてもよい。樹脂基材は、凹部および凸部に面取り加工またはＲ付加工が施されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様の研磨パッドの製造方法であって、水混和性有機溶媒に樹脂を溶解させた樹脂溶液を成膜基材に表面が平坦になるように塗布し、水を主成分とする凝固液中で凝固させシート状の発泡体を形成する発泡体形成ステップと、前記発泡体形成ステップで形成された発泡体を前記成膜基材から剥離し、前記発泡体の前記成膜基材が剥離された面側と、一面側に凹部および凸部のパターンが形成された樹脂基材の該一面側とを貼り合わせる貼り合わせステップと、前記貼り合わせステップ貼り合わされた前記樹脂基材と前記発泡体との合計の厚さが均一化されるように前記発泡体の樹脂基材と反対面側に研削処理を施す研削ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被研磨物を確実に研磨加工する第１の領域およびスラリの流出入を促進させる第２の領域がパターンを形成するように配されたことで、研磨レートを改善すると共に、発泡体と樹脂基材との合計の厚さが均一化されたため、被研磨物にかかる押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性精度を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドの製造工程の概略を示す工程図である。
【図３】貼り合わせ工程および研削工程でのポリウレタン樹脂に形成された発泡の状態を説明する説明図であり、（Ａ）は成膜基材が剥離されたポリウレタン樹脂、（Ｂ）は樹脂基材が貼り合わされた後のポリウレタン樹脂、（Ｃ）は研削処理後のポリウレタン樹脂をそれぞれ示す。
【図４】実施形態の研磨パッドの第１および第２の領域が研磨面でストライプ状に配置されたパターンを模式的に示す平面図である。
【図５】本発明を適用可能な別の態様の研磨パッドの第１および第２の領域の配置パターンを模式的に示す平面図であり、（Ａ）は同心円状の配置パターン、（Ｂ）格子状の配置パターンをそれぞれ示す。
【図６】従来の研磨パッドの研磨面に形成された開口の分布状態を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は開口径が３０μｍ以下の開口のみが形成された状態、（Ｂ）は開口径が５０μｍ以上の開口が形成された状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨パッドの実施の形態について説明する。
【００１６】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１０は、湿式成膜法によりポリウレタン樹脂で形成されたシート状の発泡体２と樹脂基材７とを備えている。発泡体２は、被研磨物を研磨加工するための略平坦な研磨面Ｐを有している。
【００１７】
発泡体２の研磨面Ｐの反対面側には、樹脂基材７の一面側が貼り合わされている。樹脂基材７の一面側には、凹部７ａおよび凸部７ｂのパターンが形成されている。凹部７ａおよび凸部７ｂの厚みの差は、５０〜２００μｍの範囲となるように形成されている。発泡体２と樹脂基材７との合計の厚さは湿式成膜時に形成されたスキン層側をバフ処理することにより均一化されている。すなわち、バフ処理された表面に研磨面Ｐが形成されている。発泡体２には、厚さ方向に沿って縦長の丸みを帯びた断面三角形状の発泡３および発泡５が形成されている。発泡３および発泡５はいずれも研磨面Ｐ側の径の大きさが、研磨面Ｐと反対の面側より小さく形成されている。すなわち、発泡３および発泡５は、研磨面Ｐ側で縮径されている。発泡体２において、発泡３が形成された部分は樹脂基材７の凹部７ａに対応し、発泡５が形成された部分は樹脂基材７の凸部７ｂに対応している。このため、発泡５の厚さ方向の長さは、発泡３の厚さ方向の長さより小さくなる。また、発泡３が研磨面Ｐで開口することで開口径が３０μｍ以下の開口４が形成され、発泡５が研磨面Ｐで開口することで開口径が５０μｍ以上の開口６が形成されている。発泡３および発泡５の間のポリウレタン樹脂中には、発泡３および発泡５より小さい微多孔が形成されているが、図１ではそれらの微多孔が省略されている。発泡３、発泡５および微多孔は、不図示の連通孔で網目状につながっている。すなわち、発泡体２は、連続状の発泡構造を有している。
【００１８】
発泡体２の研磨面Ｐに、発泡３が開口し開口径が３０μｍ以下の開口４が主として形成された第１の領域としての領域２ａと、発泡５が開口し開口径が５０μｍ以上の開口６が主として形成された第２の領域としての領域２ｂとを有している。発泡体２に貼り合わされた樹脂基材７には、一面側に凹部７ａおよび凸部７ｂのストライプ状のパターンが形成されている。樹脂基材７の凹部７ａには領域２ａが対応し、凸部７ｂは領域２ｂが対応している。換言すれば、ストライプ状のパターンに形成された凹部７ａ、凸部７ｂにそれぞれ対応する領域２ａ、領域２ｂは、研磨面Ｐにおいて、ストライプ状のパターンを形成するように配置されている。領域２ａの開口率は、領域２ｂの開口率より小さくなるように形成されている。領域２ａおよび領域２ｂの開口率は、研磨面Ｐのうち、それぞれの領域全体の面積に対する、領域の開口面積の割合を示している。
【００１９】
図４に示すように、発泡体２の領域２ａおよび領域２ｂは、研磨面Ｐにおいてストライプ状となるように規則性を保ったパターンで配置されている。このとき、領域２ａは、１つの領域２ａの一側の端と、この領域２ａと領域２ｂを介して隣り合う領域２ａの他側の端との最短距離が１〜１０ｍｍの範囲に調整されている。また、研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比は、１／３〜９／１０の範囲に調整されている。研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比は、樹脂部分と開口部分とを合わせた領域全体の面積比を示している。「規則性を保ったパターン」とは、厳密な幾何学上の規則的構造を意味するものではなく、構造的に規則性が認められた状態、すなわち、開口径や開口の分布状態がランダムに形成されたものではないことを意味している。従って、開口の形状、大きさ、間隔等に若干の乱れ（バラツキ）が生じても、規則性を保ったパターンに含まれる。
【００２０】
また、研磨パッド１０は、研磨面Ｐと反対の面側に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ８の一面側が貼り合わされている。両面テープ８は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の基材を有しており、その両表面に粘着剤が塗布されている。両面テープ８の他面側（最下面側）に図示を省略した剥離紙を有している。
【００２１】
（製造）
図２に示すように、研磨パッド１０は、ポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程、樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布する塗布工程（発泡体形成ステップの一部）、水系凝固液中でポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程（発泡体形成ステップの一部）、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、乾燥後のポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離し、樹脂基材７を貼り合わせる貼り合わせ工程（貼り合わせステップ）、ポリウレタン樹脂の樹脂基材と反対面側に、厚みを均一化させるように研削処理を施す研削工程（研削ステップ）、発泡体２に貼付された樹脂基材７に両面テープ８を貼付するラミネート加工工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。
【００２２】
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。水混和性の有機溶媒としては、水と任意の割合で混ざり合う有機溶媒であればよく、ＤＭＦ以外に、例えばＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等を用いてもよい。ポリウレタン樹脂には、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡の大きさや単位体積あたりの個数を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡の形成を促進させる親水性活性剤及びポリウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。得られた溶液を減圧下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。
【００２３】
塗布工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材に略均一な厚みで塗布する。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙を調整することで、ウレタン樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）を調整する。成膜基材にはＰＥＴ樹脂等の樹脂製の不織布やフィルムを用いることができるが、本例では、成膜基材としてＰＥＴ製フィルムが用いられる。
【００２４】
凝固再生工程では、成膜基材に塗布されたポリウレタン樹脂溶液が、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液（水系凝固液）に案内される。まず、塗布された樹脂溶液の表面側に微多孔が形成され厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材上に凝固再生する。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することで、スキン層より内側のポリウレタン樹脂中に多数の発泡や図示を省略した微多孔が形成され、発泡や図示を省略した微多孔が網目状に連通する。内部の多数の発泡はポリウレタン樹脂の塗布厚さ全体に亘る縦長に形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴシートが水を浸透させないため、混合液の表面側（スキン層側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きな発泡が形成される。
【００２５】
洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したシート状のポリウレタン樹脂を成膜基材から剥離し、水等の洗浄液中で洗浄してポリウレタン樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。洗浄後、ポリウレタン樹脂をシリンダ乾燥機で乾燥させる。シリンダ乾燥機は内部に熱源を有するシリンダを備えている。ポリウレタン樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後のポリウレタン樹脂は、ロール状に巻き取られる。
【００２６】
貼り合わせ工程では、洗浄・乾燥後のポリウレタン樹脂の成膜基材が剥離された面に、樹脂基材７の一面側を貼り合わせる。図３（Ａ）に示すように、洗浄・乾燥後、ロール状に巻き取られたポリウレタン樹脂２０は、厚さ方向に亘る多数の縦長の発泡がほぼ同じ高さ位置に形成されている。図３（Ｂ）に示すように、一面側に凹部７ａおよび凸部７ｂのパターンが形成された樹脂基材７の一面側を貼り合わせると、ポリウレタン樹脂２０の凸部７ｂと対応する部分は、表面側に押し出されるため、ポリウレタン樹脂２０の表面側は凹凸状となる。凹部７ａおよび凸部７ｂの厚みの差は５０〜２００μｍの範囲に形成されているため、この厚みの差により凸部７ｂで押し出された発泡５の高さ位置が凹部７ａに対応する発泡３の高さ位置より高くなる。
【００２７】
研削工程では、ポリウレタン樹脂２０と樹脂基材７との合計の厚みが一様となるようにポリウレタン樹脂２０の表面側に研削処理を施す。これにより、図３（Ｃ）に示すように、ポリウレタン樹脂２０の表面側が研削処理されて略平坦な研磨面Ｐが形成される。バフ処理により、発泡体２は表面側の凹凸が解消される。また、発泡５が凸部７ｂで押し出された分、発泡３より多く除去されるため、発泡５が開口した開口径の大きさは発泡３が開口した開口径の大きさより大きくなる。すなわち、発泡体２の研磨面Ｐでは、発泡３が開口し開口径が３０μｍ以下の開口４が形成された領域２ａと、発泡５が開口し開口径が５０μｍ以上開口６が形成された領域２ｂとが、凹部７ａ、凸部７ｂにそれぞれ対応して形成される。研削処理には、バフ機やスライス機等を用いることができる。
【００２８】
ラミネート加工工程では、得られた発泡体２に一面側を貼り合わされた樹脂基材７の他面側に両面テープ８の一面側を貼り合わせる。両面テープ８の他面側は図示を省略した剥離紙で覆われている。そして、所望の形状、サイズに裁断し、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド１０を完成させる。
【００２９】
（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド１０の作用等について説明する。
【００３０】
本実施形態の研磨パッド１０では、発泡体２の研磨面Ｐに、開口径が３０μｍ以下の開口４が主として形成された領域２ａと開口径が５０μｍ以上の開口６が主として形成された領域２ｂとを有している。また、領域２ａの開口率は、領域２ｂの開口率より小さくなるように形成されている。このため、領域２ａでは、研磨加工時に研磨面Ｐにおける樹脂部分の面積が確保されるため、被研磨物を確実に研磨加工できる。領域２ｂでは、開口径や開口率が領域２ａの開口径や開口率より大きいため、研磨加工時に発泡内のスラリの流出入が促進される。また、研磨加工中に生じたスラッジ等の異物が発泡内に貯留しやすくなり、被研磨物表面におけるスクラッチ等の発生を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態の研磨パッド１０では、研磨面Ｐに研磨加工を確実に行う領域２ａおよびスラリの流出入を促進させる領域２ｂが、ストライプ状のパターンを形成するように配置されている。領域ａおよび領域２ｂの合計の幅は１０〜１００ｍｍの範囲となるように調整されている。このため、研磨加工時に、研磨レートが向上し、加工面全体にスラリをムラなく略均一に分散させることができ、被研磨物をより高精度に平坦化することができる。領域２ａおよび領域２ｂが５０μｍより小さい範囲で離間させるには、発泡３や発泡５の口径、とりわけ樹脂基材７側の口径が離間距離より大きくなるため、樹脂基材７の凹部７ａおよび凸部７ｂに対応するように領域２ａ、領域２ｂを形成することが難しくなる。反対に、領域２ａおよび領域２ｂを２００μｍより大きい範囲で離間していると、被研磨物を確実に研磨加工する領域２ａが減少するため、研磨レートを改善することができなくなる。
【００３２】
更に、本実施形態の研磨パッド１０では、研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比が、１／３〜９／１０の範囲に調整されている。このため、領域２ａの研磨加工を確実に行う作用と、領域２ｂのスラリの流出入を促進する作用とをバランスよく発揮させることができる。研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比が１／３より小さくなると、スラリの分散状態は均一化されるものの、被研磨物を確実に研磨加工する領域２ａが減少するため、研磨レートを改善することができなくなる。反対に、研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比が９／１０より大きくなると、加工面全体にスラリが供給されにくくムラができ、スラリの分散状態が不均一化する。
【００３３】
また更に、本実施形態の研磨パッド１０では、発泡体２と樹脂基材７との合計の厚さが一様となるように、発泡体２の樹脂基材７の反対面側にバフ処理等の研削処理が施されている。このため、被研磨物を略均等に研磨することができ、被研磨物の平坦性を向上させることができる。また、領域２ｂでは、開口６の開口径が開口４の開口径より大きく、開口率が領域２ａより大きいため、研磨加工時の圧力で弾性が損なわれやすくなるが、樹脂基材７の凸部７ｂで支持されていることで、研磨加工時に繰り返しかかる押圧力による発泡５の圧縮潰れが抑制され、長期間安定した研磨性能を維持することができる。更に、領域２ｂが樹脂基材７の凸部７ｂで支持されることで、研磨面Ｐにおける硬度が領域２ａと領域２ｂとでほぼ同じ大きさとなり、研磨面Ｐの全体で略均等に研磨粒子が被研磨物に押しつけられるため、安定した研磨加工を行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、研磨面Ｐに領域２ａおよび領域２ｂがストライプ状のパターンを形成するように配置されている例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、領域２ａおよび領域２ｂが規則性を保ったパターンを形成するように配されていればどのような配置パターンとしてもよい。例えば、図３（Ａ）に示すように、同心円状に配置されていてもよく、図３（Ｂ）に示すように、格子状に配置されていてもよい。領域２ａないし領域２ｂを同心円状や格子状に配する場合、研磨パッド１０は、樹脂基材７に凹部７ａないし凸部７ｂの同心円状や格子状のパターンに形成し発泡体２に貼り合わせることで製造することができる。領域２ａおよび領域２ｂがこれらを含むどのような形状のパターンで配置されていても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、樹脂基材７の凸部７ｂの断面形状を矩形状とする例を示したが（図１参照）、樹脂基材７の凸部７ｂの断面形状は台形状としてもよい。このようにすれば、ポリウレタン樹脂と樹脂基材７とがより接着しやすくなる。更に、樹脂基材７の凹部７ａおよび凸部７ｂの幅は、被研磨物に対する研磨特性に応じて調整することができる。
すなわち、凹部７ａおよび凸部７ｂは同じ幅に形成されていてもよく、一方が他方より長く（または短く）なるように形成されていてもよい。このとき、凸部７ｂの幅は、発泡３や発泡５の口径、とりわけ樹脂基材７側の口径より大きいことが好ましい。また更に、本実施形態では、特に言及していないが、樹脂基材７の凹部７ａおよび凸部７ｂに、面取り加工やＲ付加工を施すようにしてもよい。このようにすれば、樹脂基材７とポリウレタン樹脂との間に隙間が形成されにくく、エア噛み等を抑制でき、容易に樹脂基材７を発泡体２に貼り合わせることができる。また、これにより研磨加工時の剥離も抑制することができる。
【００３６】
更に、本実施形態では、研磨面Ｐに開口径が３０μｍ以下の開口４が主として形成された領域２ａと、開口径が５０μｍ以上の開口６が主として形成された領域２ｂとを有している例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、領域２ｂに形成された開口６のうち開口径の異なる開口が形成された２つ以上の領域に、領域２ｂを更に分割することができる。この場合、貼り合わせ工程において、高さの異なる２つ以上の凸部が形成された樹脂基材７を発泡体２に貼付させることで研磨パッド１０を製造することが可能である。
【００３７】
また更に、本実施形態では、樹脂製発泡体としてポリウレタン樹脂製のものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の樹脂を使用してもよい。例えば、ポリエステル樹脂等を使用してもよい。ポリウレタン樹脂を用いるようにすれば、湿式成膜法により連続状の発泡構造を容易に形成することができる。
【００３８】
更にまた、本実施形態では、研磨パッド１０の作製時に、発泡体２に貼付された樹脂基材７の他面側に、基材の両表面に粘着剤が塗布された両面テープ８を貼り合わせる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面テープ８としては、基材を有することなく粘着剤のみで構成されてもよい。
【実施例】
【００３９】
以下、本実施形態に従い製造した研磨パッドの実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の研磨パッドについても併記する。
【００４０】
（実施例１）
実施例１では、発泡体２の作製にポリウレタン樹脂として、ポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂を溶解させた３０重量％の溶液１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料としてカーボンブラックの３０重量％を含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液を調製した。得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に塗布した後、凝固液中で凝固再生させた。成膜基材を剥離し、洗浄・乾燥した後、厚み６５０μｍのポリウレタン樹脂を、幅が４５ｍｍの凹部７ａおよび幅が５ｍｍの凸部７ｂのストライプ状のパターンが形成され凹部７ａおよび凸部７ｂの厚みの差が１００μｍの樹脂基材７に貼り合わせた。ポリウレタン樹脂と樹脂基材７との合計の厚さが一様となるように凸部からの研削処理量を１５０μｍとして、スキン層側に研削処理を施した。領域２ａの平均開口径は２５．４μｍであり、領域２ｂの平均開口径は５６．９μｍであった。樹脂基材７に両面テープ８を貼り合わせ、実施例１の研磨パッド１０を製造した。
【００４１】
（比較例１）
比較例１では、ポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離後、厚みが６５０μｍのポリウレタン樹脂を表面が平坦な基材に貼り合わせ、研磨面に平均開口径が３０μｍの開口が形成されるように研削処理量を５０μｍとして、スキン層側に研削処理を施したこと以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、図６（Ａ）に示すように、比較例１の研磨パッドは、実施例１の領域２ａのみを有する研磨パッドである。
【００４２】
（比較例２）
比較例２では、ポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離後、厚みが６５０μｍのポリウレタン樹脂を表面が平坦な基材を貼り合わせ、研磨面に平均開口径が５０μｍの開口が形成されるように研削処理量を１５０μｍとして、スキン層側に研削処理を施したこと以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、図６（Ｂ）に示すように、比較例１の研磨パッドは、実施例１の領域２ｂのみを有する研磨パッドである。
【００４３】
（研磨加工）
各実施例および比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でハードディスク用のアルミニウム基板の研磨加工を行い、研磨レートおよびうねりを測定した。研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間あたりの研磨量を厚さで表したものである。研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少から求めた研磨量、アルミニウム基板の研磨面積および比重から算出した。うねりは、被研磨物の表面精度（平坦性）を評価するための測定項目の一つであり、８０~５００μｍ周期の微少な凹凸を、オングストローム（Å）単位で表したものである。うねりの測定には、Ｚｙｇｏ Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ５０２２を用いた。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、９Ｂ−５Ｐポリッシングマシン
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
加工圧力：１００ｇ／ｃｍ２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（ｐＨ：１．５）
スラリ供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：ハードディスク用アルミニウム基板
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１に示すように、平均開口径が５０μｍの開口が形成された比較例２ではうねりは４．６Åで示した。これに対して、平均開口径が３０μｍの開口が形成された比較例１ではうねりは３．１Åを示し、開口径が３０μｍ以下の領域２ａと、開口径が５０μｍ以上の領域２ｂとがパターンを形成するように配された実施例１では、うねりは３．０Åを示した。これは、比較例２の研磨パッドは、研磨面における樹脂部分の面積が小さく研磨加工中にかかる押圧力を受けやすいため、被研磨物の平坦性が損なわれ、うねりが悪化したと考えられる。
【００４６】
一方、比較例１では研磨レートが０．０８μｍ／ｍｉｎを示し、比較例２では研磨レートが０．０７μｍ／ｍｉｎ示した。これらに対して、実施例１では研磨レートが０．１１μｍ／ｍｉｎで、実施例１の研磨レートが比較例１および比較例２の研磨レートを超える値を示した。これは、実施例１の研磨パッド１０では、確実に被研磨物を研磨加工できる領域２ａおよびスラリの流出入を促進させる領域２ｂがストライプ状のパターンを形成するように配されているため、研磨加工中に加工面全体でスラリの分散状態が均一化され、被研磨物のうねりを比較例１と同程度となるように仕上げつつ、研磨レートを向上させることができたと考えられる。このような研磨パッド１０では、高度な平坦性精度を要求される被研磨物の研磨加工に好適に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、研磨レートを改善し被研磨物の平坦性精度を向上させることができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００４８】
Ｐ 研磨面
２ 発泡体
２ａ 領域（第１の領域）
２ｂ 領域（第２の領域）
３、５ 発泡
４、６ 開口
７ 樹脂基材
７ａ 凹部
７ｂ 凸部
１０ 研磨パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法に係り、特に、湿式成膜法により内部に厚さ方向に縦長の多数の発泡が連続状に形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するシート状の発泡体と、発泡体の研磨面の反対面側に一面側が貼り合わされた樹脂基材と、を備えた研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用ガラスディスク、フォトマスク、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の電子部品材料（被研磨物）では、高精度な平坦性が要求されるため、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。このような被研磨物の精密研磨加工では、平坦性の向上を図るために一度研磨加工（一次研磨）した後に仕上げ加工（二次研磨）が広く行われている。研磨加工時には、被研磨物および研磨パッド間に研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が供給される。
【０００３】
一般に、研磨パッドには、湿式成膜法で形成されたポリウレタン樹脂製のシート状の発泡体が使用されている。湿式成膜法では、水混和性の有機溶媒に樹脂を溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させる。得られた発泡体では、内部にポリウレタン樹脂の凝固再生に伴う多数の発泡が連続状に形成され、発泡体の表面には緻密な微多孔が形成された厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。このような湿式成膜法で形成された発泡体を備えた研磨パッドでは、研磨加工時に供給されるスラリが加工面で不均一に分散することを抑制するために、発泡体の表面側に溝加工等を施すことがある。これにより、研磨加工中にスラリが溝を通して加工面を移動することができるため、加工面全体にスラリを均一に分散させ、研磨レートを向上させることができる。ところが、発泡体に形成された溝の形状が被研磨物の加工面に転写されてしまい、被研磨物の平坦性精度が損なわれることがある。
【０００４】
一方、被研磨物の種類、一次研磨や二次研磨等の研磨加工のレベルに合わせて、発泡体のスキン層側にドレス処理（軽度なサンディング）やバフ処理等の研削処理を施し、表面（研磨面）に開口を形成することもある。研磨面に開口が形成された研磨パッドでは、研磨加工時にかかる押圧力により発泡が伸縮するため、スラリが発泡内に保持されつつ、流出入することで安定した研磨レートで被研磨物が研磨加工される。また、研磨中に生じたスラッジ（研磨屑）等の異物は発泡内に貯留されるため、被研磨物表面におけるスクラッチ等の発生が抑制される。
【０００５】
スキン層側にドレス処理が施された研磨パッドとして、例えば、内部の発泡を開口させずに微多孔のみを開口させ、発泡の開口による表面硬度の低下を抑制することで、被研磨物の微少うねりを改善させる技術が開示されている（特許文献１参照）。また、スキン層を除去し内部の発泡を開口させ、従来のものより開口径の大きい発泡体を形成することで、スラリの流入、保持、排出の円滑化を図る技術が開示されている（特許文献２参照）。更には、発泡体の外周部および中央部の周速差により生じる被研磨物の平坦性の精度差を解消するために、中央部に基材を貼付せずに外周部のみに基材を貼付させ、発泡体の研磨面側にバフ処理を施し、外周部に開口径の大きい開口を、中央部に開口径の小さい開口を形成することで、被研磨物の加工面全体での研磨量の均一化を図る技術も開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４３４４５号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０４７４号公報
【特許文献３】特開２００９−１３６９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では、内部の発泡が開口せず微多孔のみが開口しているため、開口径が小さく研磨加工が進行するにつれて、樹脂が引き伸ばされ開口が閉塞される。また、研磨粒子や研磨屑が原因で開口に目詰まりが起こり、被研磨物に対するスクラッチの発生が増大することがある。これらの問題を解消するために、ドレス処理を施すと、内部の大きな発泡が開口し、うねりの改善を達成できなくなる。また、発泡体の厚さバラツキがスキン層の厚さより大きいことから、スキン層が除去されない程度のドレス処理を施しても、発泡体の厚みバラツキを解消することができず、被研磨物の平坦性精度を向上させることが難しくなる。特許文献２の技術では、開口径が大きく発泡体のかさ密度が低いため、研磨加工中の押圧力により発泡の圧縮変形が大きくなり永久歪みが生じやすくなる。永久歪みが生じると、発泡の変形を回復させる弾性が損なわれ発泡体が元に戻りにくくなる。この結果、研磨加工が進行するにつれ、研磨性能の変化が生じ、被研磨物の平坦性が低下してしまう。特許文献３の技術では、発泡体の中央部に基材を貼付せず発泡体の外周部のみに基材を貼付するため、基材で発泡体の全面が支持されず、研磨加工時にスラリが基材と発泡体との接着面にまで浸透し、基材と発泡体とが剥離するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、研磨レートを改善し被研磨物の平坦性精度を向上させることができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、湿式成膜法により内部に厚さ方向に縦長の多数の発泡が連続状に形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するシート状の発泡体と、前記発泡体の研磨面の反対面側に一面側が貼り合わされた樹脂基材と、を備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂基材は、前記一面側に凹部および凸部のパターンが形成されており、前記発泡体は、前記研磨面に、前記樹脂基材の凹部に対応し前記発泡の開口が形成された第１の領域と、前記樹脂基材の凸部に対応し前記第１の領域の開口より開口径の大きい開口が形成された第２の領域とを有しており、前記発泡体と前記樹脂基材との合計の厚さが均一化されたものであることを特徴とする。
【００１０】
第１の態様では、第１の領域の開口径が第２の領域の開口径より小さいため、研磨加工時に研磨面における樹脂部分の面積が確保されるため、被研磨物を確実に研磨加工でき、第２の領域の開口径が第１の領域の開口径より大きいため、研磨加工時に発泡内のスラリの流出入が促進される。本態様によれば、被研磨物を確実に研磨加工する第１の領域およびスラリの流出入を促進させる第２の領域がパターンを形成するように配されたことで、研磨レートを改善すると共に、発泡体と樹脂基材との合計の厚さが均一化されたため、被研磨物にかかる押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性精度を向上させることができる。
【００１１】
第１の態様において、第１の領域には開口径が３０μｍ以下の開口が形成されており、第２の領域には開口径が５０μｍ以上の開口が形成されていることが好適である。第１および第２の領域の合計の幅は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。また、第１の領域の開口率は、第２の領域の開口率より小さいことが好適である。樹脂基材に形成された凹部および凸部のパターンは、ストライプ状、格子状、同心円状としてもよい。樹脂基材は、凹部および凸部に面取り加工またはＲ付加工が施されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様の研磨パッドの製造方法であって、水混和性有機溶媒に樹脂を溶解させた樹脂溶液を成膜基材に表面が平坦になるように塗布し、水を主成分とする凝固液中で凝固させシート状の発泡体を形成する発泡体形成ステップと、前記発泡体形成ステップで形成された発泡体を前記成膜基材から剥離し、前記発泡体の前記成膜基材が剥離された面側と、一面側に凹部および凸部のパターンが形成された樹脂基材の該一面側とを貼り合わせる貼り合わせステップと、前記貼り合わせステップ貼り合わされた前記樹脂基材と前記発泡体との合計の厚さが均一化されるように前記発泡体の樹脂基材と反対面側に研削処理を施す研削ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被研磨物を確実に研磨加工する第１の領域およびスラリの流出入を促進させる第２の領域がパターンを形成するように配されたことで、研磨レートを改善すると共に、発泡体と樹脂基材との合計の厚さが均一化されたため、被研磨物にかかる押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性精度を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドの製造工程の概略を示す工程図である。
【図３】貼り合わせ工程および研削工程でのポリウレタン樹脂に形成された発泡の状態を説明する説明図であり、（Ａ）は成膜基材が剥離されたポリウレタン樹脂、（Ｂ）は樹脂基材が貼り合わされた後のポリウレタン樹脂、（Ｃ）は研削処理後のポリウレタン樹脂をそれぞれ示す。
【図４】実施形態の研磨パッドの第１および第２の領域が研磨面でストライプ状に配置されたパターンを模式的に示す平面図である。
【図５】本発明を適用可能な別の態様の研磨パッドの第１および第２の領域の配置パターンを模式的に示す平面図であり、（Ａ）は同心円状の配置パターン、（Ｂ）格子状の配置パターンをそれぞれ示す。
【図６】従来の研磨パッドの研磨面に形成された開口の分布状態を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は開口径が３０μｍ以下の開口のみが形成された状態、（Ｂ）は開口径が５０μｍ以上の開口が形成された状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨パッドの実施の形態について説明する。
【００１６】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１０は、湿式成膜法によりポリウレタン樹脂で形成されたシート状の発泡体２と樹脂基材７とを備えている。発泡体２は、被研磨物を研磨加工するための略平坦な研磨面Ｐを有している。
【００１７】
発泡体２の研磨面Ｐの反対面側には、樹脂基材７の一面側が貼り合わされている。樹脂基材７の一面側には、凹部７ａおよび凸部７ｂのパターンが形成されている。凹部７ａおよび凸部７ｂの厚みの差は、５０〜２００μｍの範囲となるように形成されている。発泡体２と樹脂基材７との合計の厚さは湿式成膜時に形成されたスキン層側をバフ処理することにより均一化されている。すなわち、バフ処理された表面に研磨面Ｐが形成されている。発泡体２には、厚さ方向に沿って縦長の丸みを帯びた断面三角形状の発泡３および発泡５が形成されている。発泡３および発泡５はいずれも研磨面Ｐ側の径の大きさが、研磨面Ｐと反対の面側より小さく形成されている。すなわち、発泡３および発泡５は、研磨面Ｐ側で縮径されている。発泡体２において、発泡３が形成された部分は樹脂基材７の凹部７ａに対応し、発泡５が形成された部分は樹脂基材７の凸部７ｂに対応している。このため、発泡５の厚さ方向の長さは、発泡３の厚さ方向の長さより小さくなる。また、発泡３が研磨面Ｐで開口することで開口径が３０μｍ以下の開口４が形成され、発泡５が研磨面Ｐで開口することで開口径が５０μｍ以上の開口６が形成されている。発泡３および発泡５の間のポリウレタン樹脂中には、発泡３および発泡５より小さい微多孔が形成されているが、図１ではそれらの微多孔が省略されている。発泡３、発泡５および微多孔は、不図示の連通孔で網目状につながっている。すなわち、発泡体２は、連続状の発泡構造を有している。
【００１８】
発泡体２の研磨面Ｐに、発泡３が開口し開口径が３０μｍ以下の開口４が主として形成された第１の領域としての領域２ａと、発泡５が開口し開口径が５０μｍ以上の開口６が主として形成された第２の領域としての領域２ｂとを有している。発泡体２に貼り合わされた樹脂基材７には、一面側に凹部７ａおよび凸部７ｂのストライプ状のパターンが形成されている。樹脂基材７の凹部７ａには領域２ａが対応し、凸部７ｂは領域２ｂが対応している。換言すれば、ストライプ状のパターンに形成された凹部７ａ、凸部７ｂにそれぞれ対応する領域２ａ、領域２ｂは、研磨面Ｐにおいて、ストライプ状のパターンを形成するように配置されている。領域２ａの開口率は、領域２ｂの開口率より小さくなるように形成されている。領域２ａおよび領域２ｂの開口率は、研磨面Ｐのうち、それぞれの領域全体の面積に対する、領域の開口面積の割合を示している。
【００１９】
図４に示すように、発泡体２の領域２ａおよび領域２ｂは、研磨面Ｐにおいてストライプ状となるように規則性を保ったパターンで配置されている。このとき、領域２ａは、１つの領域２ａの一側の端と、この領域２ａと領域２ｂを介して隣り合う領域２ａの他側の端との最短距離が１〜１０ｍｍの範囲に調整されている。また、研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比は、１／３〜９／１０の範囲に調整されている。研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比は、樹脂部分と開口部分とを合わせた領域全体の面積比を示している。「規則性を保ったパターン」とは、厳密な幾何学上の規則的構造を意味するものではなく、構造的に規則性が認められた状態、すなわち、開口径や開口の分布状態がランダムに形成されたものではないことを意味している。従って、開口の形状、大きさ、間隔等に若干の乱れ（バラツキ）が生じても、規則性を保ったパターンに含まれる。
【００２０】
また、研磨パッド１０は、研磨面Ｐと反対の面側に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ８の一面側が貼り合わされている。両面テープ８は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の基材を有しており、その両表面に粘着剤が塗布されている。両面テープ８の他面側（最下面側）に図示を省略した剥離紙を有している。
【００２１】
（製造）
図２に示すように、研磨パッド１０は、ポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程、樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布する塗布工程（発泡体形成ステップの一部）、水系凝固液中でポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程（発泡体形成ステップの一部）、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、乾燥後のポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離し、樹脂基材７を貼り合わせる貼り合わせ工程（貼り合わせステップ）、ポリウレタン樹脂の樹脂基材と反対面側に、厚みを均一化させるように研削処理を施す研削工程（研削ステップ）、発泡体２に貼付された樹脂基材７に両面テープ８を貼付するラミネート加工工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。
【００２２】
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。水混和性の有機溶媒としては、水と任意の割合で混ざり合う有機溶媒であればよく、ＤＭＦ以外に、例えばＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等を用いてもよい。ポリウレタン樹脂には、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡の大きさや単位体積あたりの個数を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡の形成を促進させる親水性活性剤及びポリウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。得られた溶液を減圧下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。
【００２３】
塗布工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材に略均一な厚みで塗布する。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙を調整することで、ウレタン樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）を調整する。成膜基材にはＰＥＴ樹脂等の樹脂製の不織布やフィルムを用いることができるが、本例では、成膜基材としてＰＥＴ製フィルムが用いられる。
【００２４】
凝固再生工程では、成膜基材に塗布されたポリウレタン樹脂溶液が、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液（水系凝固液）に案内される。まず、塗布された樹脂溶液の表面側に微多孔が形成され厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材上に凝固再生する。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することで、スキン層より内側のポリウレタン樹脂中に多数の発泡や図示を省略した微多孔が形成され、発泡や図示を省略した微多孔が網目状に連通する。内部の多数の発泡はポリウレタン樹脂の塗布厚さ全体に亘る縦長に形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴシートが水を浸透させないため、混合液の表面側（スキン層側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きな発泡が形成される。
【００２５】
洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したシート状のポリウレタン樹脂を成膜基材から剥離し、水等の洗浄液中で洗浄してポリウレタン樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。洗浄後、ポリウレタン樹脂をシリンダ乾燥機で乾燥させる。シリンダ乾燥機は内部に熱源を有するシリンダを備えている。ポリウレタン樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後のポリウレタン樹脂は、ロール状に巻き取られる。
【００２６】
貼り合わせ工程では、洗浄・乾燥後のポリウレタン樹脂の成膜基材が剥離された面に、樹脂基材７の一面側を貼り合わせる。図３（Ａ）に示すように、洗浄・乾燥後、ロール状に巻き取られたポリウレタン樹脂２０は、厚さ方向に亘る多数の縦長の発泡がほぼ同じ高さ位置に形成されている。図３（Ｂ）に示すように、一面側に凹部７ａおよび凸部７ｂのパターンが形成された樹脂基材７の一面側を貼り合わせると、ポリウレタン樹脂２０の凸部７ｂと対応する部分は、表面側に押し出されるため、ポリウレタン樹脂２０の表面側は凹凸状となる。凹部７ａおよび凸部７ｂの厚みの差は５０〜２００μｍの範囲に形成されているため、この厚みの差により凸部７ｂで押し出された発泡５の高さ位置が凹部７ａに対応する発泡３の高さ位置より高くなる。
【００２７】
研削工程では、ポリウレタン樹脂２０と樹脂基材７との合計の厚みが一様となるようにポリウレタン樹脂２０の表面側に研削処理を施す。これにより、図３（Ｃ）に示すように、ポリウレタン樹脂２０の表面側が研削処理されて略平坦な研磨面Ｐが形成される。バフ処理により、発泡体２は表面側の凹凸が解消される。また、発泡５が凸部７ｂで押し出された分、発泡３より多く除去されるため、発泡５が開口した開口径の大きさは発泡３が開口した開口径の大きさより大きくなる。すなわち、発泡体２の研磨面Ｐでは、発泡３が開口し開口径が３０μｍ以下の開口４が形成された領域２ａと、発泡５が開口し開口径が５０μｍ以上開口６が形成された領域２ｂとが、凹部７ａ、凸部７ｂにそれぞれ対応して形成される。研削処理には、バフ機やスライス機等を用いることができる。
【００２８】
ラミネート加工工程では、得られた発泡体２に一面側を貼り合わされた樹脂基材７の他面側に両面テープ８の一面側を貼り合わせる。両面テープ８の他面側は図示を省略した剥離紙で覆われている。そして、所望の形状、サイズに裁断し、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド１０を完成させる。
【００２９】
（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド１０の作用等について説明する。
【００３０】
本実施形態の研磨パッド１０では、発泡体２の研磨面Ｐに、開口径が３０μｍ以下の開口４が主として形成された領域２ａと開口径が５０μｍ以上の開口６が主として形成された領域２ｂとを有している。また、領域２ａの開口率は、領域２ｂの開口率より小さくなるように形成されている。このため、領域２ａでは、研磨加工時に研磨面Ｐにおける樹脂部分の面積が確保されるため、被研磨物を確実に研磨加工できる。領域２ｂでは、開口径や開口率が領域２ａの開口径や開口率より大きいため、研磨加工時に発泡内のスラリの流出入が促進される。また、研磨加工中に生じたスラッジ等の異物が発泡内に貯留しやすくなり、被研磨物表面におけるスクラッチ等の発生を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態の研磨パッド１０では、研磨面Ｐに研磨加工を確実に行う領域２ａおよびスラリの流出入を促進させる領域２ｂが、ストライプ状のパターンを形成するように配置されている。領域ａおよび領域２ｂの合計の幅は１０〜１００ｍｍの範囲となるように調整されている。このため、研磨加工時に、研磨レートが向上し、加工面全体にスラリをムラなく略均一に分散させることができ、被研磨物をより高精度に平坦化することができる。領域２ａおよび領域２ｂが５０μｍより小さい範囲で離間させるには、発泡３や発泡５の口径、とりわけ樹脂基材７側の口径が離間距離より大きくなるため、樹脂基材７の凹部７ａおよび凸部７ｂに対応するように領域２ａ、領域２ｂを形成することが難しくなる。反対に、領域２ａおよび領域２ｂを２００μｍより大きい範囲で離間していると、被研磨物を確実に研磨加工する領域２ａが減少するため、研磨レートを改善することができなくなる。
【００３２】
更に、本実施形態の研磨パッド１０では、研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比が、１／３〜９／１０の範囲に調整されている。このため、領域２ａの研磨加工を確実に行う作用と、領域２ｂのスラリの流出入を促進する作用とをバランスよく発揮させることができる。研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比が１／３より小さくなると、スラリの分散状態は均一化されるものの、被研磨物を確実に研磨加工する領域２ａが減少するため、研磨レートを改善することができなくなる。反対に、研磨面Ｐに対する領域２ａの面積比が９／１０より大きくなると、加工面全体にスラリが供給されにくくムラができ、スラリの分散状態が不均一化する。
【００３３】
また更に、本実施形態の研磨パッド１０では、発泡体２と樹脂基材７との合計の厚さが一様となるように、発泡体２の樹脂基材７の反対面側にバフ処理等の研削処理が施されている。このため、被研磨物を略均等に研磨することができ、被研磨物の平坦性を向上させることができる。また、領域２ｂでは、開口６の開口径が開口４の開口径より大きく、開口率が領域２ａより大きいため、研磨加工時の圧力で弾性が損なわれやすくなるが、樹脂基材７の凸部７ｂで支持されていることで、研磨加工時に繰り返しかかる押圧力による発泡５の圧縮潰れが抑制され、長期間安定した研磨性能を維持することができる。更に、領域２ｂが樹脂基材７の凸部７ｂで支持されることで、研磨面Ｐにおける硬度が領域２ａと領域２ｂとでほぼ同じ大きさとなり、研磨面Ｐの全体で略均等に研磨粒子が被研磨物に押しつけられるため、安定した研磨加工を行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、研磨面Ｐに領域２ａおよび領域２ｂがストライプ状のパターンを形成するように配置されている例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、領域２ａおよび領域２ｂが規則性を保ったパターンを形成するように配されていればどのような配置パターンとしてもよい。例えば、図３（Ａ）に示すように、同心円状に配置されていてもよく、図３（Ｂ）に示すように、格子状に配置されていてもよい。領域２ａないし領域２ｂを同心円状や格子状に配する場合、研磨パッド１０は、樹脂基材７に凹部７ａないし凸部７ｂの同心円状や格子状のパターンに形成し発泡体２に貼り合わせることで製造することができる。領域２ａおよび領域２ｂがこれらを含むどのような形状のパターンで配置されていても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、樹脂基材７の凸部７ｂの断面形状を矩形状とする例を示したが（図１参照）、樹脂基材７の凸部７ｂの断面形状は台形状としてもよい。このようにすれば、ポリウレタン樹脂と樹脂基材７とがより接着しやすくなる。更に、樹脂基材７の凹部７ａおよび凸部７ｂの幅は、被研磨物に対する研磨特性に応じて調整することができる。
すなわち、凹部７ａおよび凸部７ｂは同じ幅に形成されていてもよく、一方が他方より長く（または短く）なるように形成されていてもよい。このとき、凸部７ｂの幅は、発泡３や発泡５の口径、とりわけ樹脂基材７側の口径より大きいことが好ましい。また更に、本実施形態では、特に言及していないが、樹脂基材７の凹部７ａおよび凸部７ｂに、面取り加工やＲ付加工を施すようにしてもよい。このようにすれば、樹脂基材７とポリウレタン樹脂との間に隙間が形成されにくく、エア噛み等を抑制でき、容易に樹脂基材７を発泡体２に貼り合わせることができる。また、これにより研磨加工時の剥離も抑制することができる。
【００３６】
更に、本実施形態では、研磨面Ｐに開口径が３０μｍ以下の開口４が主として形成された領域２ａと、開口径が５０μｍ以上の開口６が主として形成された領域２ｂとを有している例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、領域２ｂに形成された開口６のうち開口径の異なる開口が形成された２つ以上の領域に、領域２ｂを更に分割することができる。この場合、貼り合わせ工程において、高さの異なる２つ以上の凸部が形成された樹脂基材７を発泡体２に貼付させることで研磨パッド１０を製造することが可能である。
【００３７】
また更に、本実施形態では、樹脂製発泡体としてポリウレタン樹脂製のものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の樹脂を使用してもよい。例えば、ポリエステル樹脂等を使用してもよい。ポリウレタン樹脂を用いるようにすれば、湿式成膜法により連続状の発泡構造を容易に形成することができる。
【００３８】
更にまた、本実施形態では、研磨パッド１０の作製時に、発泡体２に貼付された樹脂基材７の他面側に、基材の両表面に粘着剤が塗布された両面テープ８を貼り合わせる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面テープ８としては、基材を有することなく粘着剤のみで構成されてもよい。
【実施例】
【００３９】
以下、本実施形態に従い製造した研磨パッドの実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の研磨パッドについても併記する。
【００４０】
（実施例１）
実施例１では、発泡体２の作製にポリウレタン樹脂として、ポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂を溶解させた３０重量％の溶液１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料としてカーボンブラックの３０重量％を含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液を調製した。得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に塗布した後、凝固液中で凝固再生させた。成膜基材を剥離し、洗浄・乾燥した後、厚み６５０μｍのポリウレタン樹脂を、幅が４５ｍｍの凹部７ａおよび幅が５ｍｍの凸部７ｂのストライプ状のパターンが形成され凹部７ａおよび凸部７ｂの厚みの差が１００μｍの樹脂基材７に貼り合わせた。ポリウレタン樹脂と樹脂基材７との合計の厚さが一様となるように凸部からの研削処理量を１５０μｍとして、スキン層側に研削処理を施した。領域２ａの平均開口径は２５．４μｍであり、領域２ｂの平均開口径は５６．９μｍであった。樹脂基材７に両面テープ８を貼り合わせ、実施例１の研磨パッド１０を製造した。
【００４１】
（比較例１）
比較例１では、ポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離後、厚みが６５０μｍのポリウレタン樹脂を表面が平坦な基材に貼り合わせ、研磨面に平均開口径が３０μｍの開口が形成されるように研削処理量を５０μｍとして、スキン層側に研削処理を施したこと以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、図６（Ａ）に示すように、比較例１の研磨パッドは、実施例１の領域２ａのみを有する研磨パッドである。
【００４２】
（比較例２）
比較例２では、ポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離後、厚みが６５０μｍのポリウレタン樹脂を表面が平坦な基材を貼り合わせ、研磨面に平均開口径が５０μｍの開口が形成されるように研削処理量を１５０μｍとして、スキン層側に研削処理を施したこと以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、図６（Ｂ）に示すように、比較例１の研磨パッドは、実施例１の領域２ｂのみを有する研磨パッドである。
【００４３】
（研磨加工）
各実施例および比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でハードディスク用のアルミニウム基板の研磨加工を行い、研磨レートおよびうねりを測定した。研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間あたりの研磨量を厚さで表したものである。研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少から求めた研磨量、アルミニウム基板の研磨面積および比重から算出した。うねりは、被研磨物の表面精度（平坦性）を評価するための測定項目の一つであり、８０~５００μｍ周期の微少な凹凸を、オングストローム（Å）単位で表したものである。うねりの測定には、Ｚｙｇｏ Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ５０２２を用いた。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、９Ｂ−５Ｐポリッシングマシン
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
加工圧力：１００ｇ／ｃｍ２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（ｐＨ：１．５）
スラリ供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：ハードディスク用アルミニウム基板
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１に示すように、平均開口径が５０μｍの開口が形成された比較例２ではうねりは４．６Åで示した。これに対して、平均開口径が３０μｍの開口が形成された比較例１ではうねりは３．１Åを示し、開口径が３０μｍ以下の領域２ａと、開口径が５０μｍ以上の領域２ｂとがパターンを形成するように配された実施例１では、うねりは３．０Åを示した。これは、比較例２の研磨パッドは、研磨面における樹脂部分の面積が小さく研磨加工中にかかる押圧力を受けやすいため、被研磨物の平坦性が損なわれ、うねりが悪化したと考えられる。
【００４６】
一方、比較例１では研磨レートが０．０８μｍ／ｍｉｎを示し、比較例２では研磨レートが０．０７μｍ／ｍｉｎ示した。これらに対して、実施例１では研磨レートが０．１１μｍ／ｍｉｎで、実施例１の研磨レートが比較例１および比較例２の研磨レートを超える値を示した。これは、実施例１の研磨パッド１０では、確実に被研磨物を研磨加工できる領域２ａおよびスラリの流出入を促進させる領域２ｂがストライプ状のパターンを形成するように配されているため、研磨加工中に加工面全体でスラリの分散状態が均一化され、被研磨物のうねりを比較例１と同程度となるように仕上げつつ、研磨レートを向上させることができたと考えられる。このような研磨パッド１０では、高度な平坦性精度を要求される被研磨物の研磨加工に好適に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、研磨レートを改善し被研磨物の平坦性精度を向上させることができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００４８】
Ｐ 研磨面
２ 発泡体
２ａ 領域（第１の領域）
２ｂ 領域（第２の領域）
３、５ 発泡
４、６ 開口
７ 樹脂基材
７ａ 凹部
７ｂ 凸部
１０ 研磨パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式成膜法により内部に厚さ方向に縦長の多数の発泡が連続状に形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するシート状の発泡体と、前記発泡体の研磨面の反対面側に一面側が貼り合わされた樹脂基材と、を備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂基材は、前記一面側に凹部および凸部のパターンが形成されており、前記発泡体は、前記研磨面に、前記樹脂基材の凹部に対応し前記発泡の開口が形成された第１の領域と、前記樹脂基材の凸部に対応し前記第１の領域の開口より開口径の大きい開口が形成された第２の領域とを有しており、前記発泡体と前記樹脂基材との合計の厚さが均一化されたものであることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記第１の領域には開口径が３０μｍ以下の開口が形成されており、前記第２の領域には開口径が５０μｍ以上の開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記第１および第２の領域の合計の幅は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記第１の領域の開口率は、前記第２の領域の開口率より小さいことを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記樹脂基材に形成された凹部および凸部のパターンは、ストライプ状、格子状、同心円状であることを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂基材は、前記凹部および凸部に面取り加工またはＲ付加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項７】
請求項１に記載の研磨パッドの製造方法であって、
水混和性有機溶媒に樹脂を溶解させた樹脂溶液を成膜基材に表面が平坦になるように塗布し、水を主成分とする凝固液中で凝固させシート状の発泡体を形成する発泡体形成ステップと、
前記発泡体形成ステップで形成された発泡体を前記成膜基材から剥離し、前記発泡体の前記成膜基材が剥離された面側と、一面側に凹部および凸部のパターンが形成された樹脂基材の該一面側とを貼り合わせる貼り合わせステップと、
前記貼り合わせステップで貼り合わされた前記樹脂基材と前記発泡体との合計の厚さが均一化されるように前記発泡体の樹脂基材と反対面側に研削処理を施す研削ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１】
湿式成膜法により内部に厚さ方向に縦長の多数の発泡が連続状に形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有するシート状の発泡体と、前記発泡体の研磨面の反対面側に一面側が貼り合わされた樹脂基材と、を備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂基材は、前記一面側に凹部および凸部のパターンが形成されており、前記発泡体は、前記研磨面に、前記樹脂基材の凹部に対応し前記発泡の開口が形成された第１の領域と、前記樹脂基材の凸部に対応し前記第１の領域の開口より開口径の大きい開口が形成された第２の領域とを有しており、前記発泡体と前記樹脂基材との合計の厚さが均一化されたものであることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記第１の領域には開口径が３０μｍ以下の開口が形成されており、前記第２の領域には開口径が５０μｍ以上の開口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記第１および第２の領域の合計の幅は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記第１の領域の開口率は、前記第２の領域の開口率より小さいことを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記樹脂基材に形成された凹部および凸部のパターンは、ストライプ状、格子状、同心円状であることを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂基材は、前記凹部および凸部に面取り加工またはＲ付加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項７】
請求項１に記載の研磨パッドの製造方法であって、
水混和性有機溶媒に樹脂を溶解させた樹脂溶液を成膜基材に表面が平坦になるように塗布し、水を主成分とする凝固液中で凝固させシート状の発泡体を形成する発泡体形成ステップと、
前記発泡体形成ステップで形成された発泡体を前記成膜基材から剥離し、前記発泡体の前記成膜基材が剥離された面側と、一面側に凹部および凸部のパターンが形成された樹脂基材の該一面側とを貼り合わせる貼り合わせステップと、
前記貼り合わせステップで貼り合わされた前記樹脂基材と前記発泡体との合計の厚さが均一化されるように前記発泡体の樹脂基材と反対面側に研削処理を施す研削ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２１２７５９（Ｐ２０１１−２１２７５９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８０６３２（Ｐ２０１０−８０６３２）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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