研磨パッド
【課題】スラリの排出性を良化させ被研磨物の平坦性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は、ウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、被研磨物に対し相対的に回転することで研磨加工を行うための研磨面Ｐを有している。研磨面Ｐ側には、中心部から外縁まで複数の溝４が形成されている。溝４は研磨面Ｐの回転方向に対して、溝４の始点における接線より後方に向かい形成されている。溝４は、任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が中心側より外縁側で拡大して形成されている。研磨加工時にスラリは遠心力や慣性に逆らうことなく溝４を通り移動する。
【解決手段】研磨パッド１０は、ウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、被研磨物に対し相対的に回転することで研磨加工を行うための研磨面Ｐを有している。研磨面Ｐ側には、中心部から外縁まで複数の溝４が形成されている。溝４は研磨面Ｐの回転方向に対して、溝４の始点における接線より後方に向かい形成されている。溝４は、任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が中心側より外縁側で拡大して形成されている。研磨加工時にスラリは遠心力や慣性に逆らうことなく溝４を通り移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに係り、特に、被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製シート材を備えた研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面版、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（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研磨加工では、ケミカルメカニカルポリッシング（化学的機械研磨、ＣＭＰ）法が用いられている。ＣＭＰ法では、被研磨物を片面ずつ研磨加工する片面研磨や被研磨物の両面を同時に研磨加工する両面研磨等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砥粒等を含む研磨液（スラリ）が供給される。スラリは酸性や塩基性の性質を有しており、砥粒による機械的な作用に加え、スラリの液性による化学的な作用を利用して研磨加工が行われている。
【０００３】
一般に、研磨加工時にスラリが研磨パッドおよび被研磨物間に供給されることで、スラリの成分と被研磨物の一部の材料とが化学的に反応し研磨が行われる。このとき、研磨パッドの研磨面とスラリとが接触するため、スラリの液性により研磨パッドの表面側に脆弱層が形成される。そのため、研磨加工が進むにつれて、脆弱層がスラリに含まれる研磨砥粒により研削されることがある。研磨パッドの表面側の脆弱層が研削されると、研磨面の平坦性が悪化するため、被研磨物の研磨される度合いは不均一となり、研磨レートは低下することがある。また、研磨加工中に被研磨物表面で部分的に発生する反応熱や摩擦熱による温度上昇により、被研磨物の軟化が発生することで、部分的に過剰に被研磨物が研磨されてしまい、研磨レートが不安定となることがある。
【０００４】
そこで、研磨加工時にスラリを被研磨物と研磨パッドの間に均一に供給し、研磨レートを安定化させることを目的として、研磨面に溝が形成された研磨パッドが提案されている。例えば、同一溝内に小深度部と大深度部とが形成された異深度溝が研磨面に形成された研磨パッドが開示されている（特許文献１参照）。また、溝が中心から外側、また、外側から中心へ無段階に深度変化のある溝が形成された研磨パッドが開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７７９３４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、研磨加工中では、スラリに研磨面および被研磨物の回転により遠心力や慣性が働くため、スラリは外縁方向へ、回転方向の後方へ移動する。研磨加工中、被研磨物の加工面内でスラリを均一に分散させるためには、スラリを連続的に供給し、研磨パッドと被研磨物との間に一定量保持させ、スラリが研磨に消費されたらスラリの流れを妨げないように外へ排出することが重要である。しかしながら、特許文献１の技術では、研磨面に異深度溝を形成することで、スラリの保持性が高まるものの、研磨加工中にスラリが移動しようとする方向に溝が形成されていない。そのため、溝がスラリの移動を妨げてしまい、スラリの排出性に問題がある。また、特許文献２の技術では、中心側にスラリが流れるような形状の溝を形成することで、スラリの余分な排出を防ぐことができるものの、特許文献１と同様に、溝がスラリの移動を妨げるためスラリの排出性が悪化する。スラリの排出性が悪化すると研磨に使用されたスラリの分散状態が不均一となり、研磨レートが不安定になる。また、研磨加工で生じた研磨残渣等が残留し凝集物が形成されるため、被研磨物表面にスクラッチ等が形成され、ヘイズが悪化する。更に、研磨加工後に研磨パッド上の液性を中和させて洗浄する作業（リンス工程）において、溝の形状により洗浄液の排出性も悪化するため、残留した研磨残渣等の凝集物により中和や洗浄が阻害される。そのため、次に研磨加工を行う際に中和や洗浄が阻害された部分が被研磨物に転写されることとなり平坦性が損なわれる。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、スラリの排出性を良化させ被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッド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】
【０００８】
上記課題を解決するために、被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製のシート材を備えた研磨パッドにおいて、前記研磨面側には複数の溝が中心部から外縁まで形成されており、前記複数の溝は、それぞれ前記研磨面の回転方向に対して前記中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、前記複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が前記中心部側より前記外縁側で拡大していることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、複数の溝のそれぞれが、外縁に向かうにつれ、研磨面の回転方向に対し、中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が拡大して形成されているので、研磨面の回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが溝を通して外縁方向へ、回転方向の後方へ移動することから、スラリの排出性が改善され、加工面内におけるスラリの分散状態が均一化されるため、被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００１０】
本発明において、複数の溝のそれぞれは、溝と溝の任意の点における中心部を中心とする同心円とが形成する角度より小さい角度の変曲点を形成することなく、中心部から外縁へ向かうように形成されていることが好ましい。複数の溝はそれぞれ、２００μｍ〜３０００μｍの範囲で拡幅してもよい。また複数の溝は、シート材の厚みに対して１０％〜８０％の範囲で漸深していてもよい。このような複数の溝は、変曲点を有することなく連続した曲線状に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の溝のそれぞれが、外縁に向かうにつれ、研磨面の回転方向に対し、中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が拡大して形成されているので、研磨面の回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが溝を通して外縁方向へ、回転方向の後方へ移動することから、スラリの排出性が改善され、加工面内におけるスラリの分散状態が均一化されるため、被研磨物の平坦性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】
【００１２】
【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溝形成パターンを模式的に示す平面図である。
【図３】本発明を適用可能な別の形態の研磨パッドの溝形成パターンを模式的に示す平面図である。
【図４】研磨パッドの変曲点が形成された溝を模式的に示す説明図である。
【図５】従来の研磨パッドの溝形成パターンを模式的に示す平面図であり、（Ａ）は溝が放射状に形成されたパターン、（Ｂ）は図２の溝形成パターンと左右対称に形成されたパターンをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（研磨パッド）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１０は、ウレタン樹脂で形成されたシート材としてのウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、略平坦な研磨面Ｐを有している。
【００１５】
ウレタンシート２は、湿式成膜法によりウレタン樹脂でシート状に形成されている。ウレタンシート２は、湿式成膜時に形成されたスキン層（緻密な微多孔が形成された表面層）側に、厚みが一様となるようにバフ処理が施されている。ウレタンシート２には、厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面三角状のセル３が形成されている。セル３は、研磨面Ｐ側の孔径が研磨面Ｐと反対の面側より小さく形成されている。すなわち、セル３は研磨面Ｐ側で縮径されている。ウレタンシート２では、バフ処理によりスキン層が除去されており、セル３が開孔することで、研磨面Ｐに開孔５が形成されている。セル３の間のウレタン樹脂中には、セル３より小さい孔径の図示しない小気孔が形成されている。ウレタンシート２のセル３および図示しない小気孔は、不図示の連通孔で網目状に連通されている。すなわち、ウレタンシート２は連続状のセル構造を有している。ウレタンシート２には、研磨面Ｐ側に複数の溝４が形成されている。
【００１６】
図２に示すように、溝４は研磨面Ｐの中心部から外縁まで形成されている。溝４は、変曲点を有していない連続した曲線状に形成されている。すなわち、溝４は中心部から外縁に向かうように、途中で方向が変化しない滑らかな曲線状に、形成されている。また、溝４は、研磨面Ｐの回転方向（矢印ω方向）に対して、溝４の始点（研磨面Ｐの中心部）における接線（図２において破線で示した線）より後方へ、すなわち回転方向と反対の方向へ向かうように形成されている。溝４の任意の点における接線方向と交差する方向の断面積は、外縁に向かうに従い拡大して形成されている。溝４の断面形状は長方形状に形成されている。このとき、溝４の幅を２００〜３０００μｍの範囲で拡幅して形成することができる。溝４の幅が２００μｍに満たないと、スラリが溝４内を円滑に移動することができず、スラリの排出性が十分に発揮されない。溝４の幅が３０００μｍを超えると、研磨面Ｐに形成された溝４の幅が大きいため、研磨加工に加わる圧力により、溝４の形状が被研磨物に転写されてしまい、被研磨物の平坦性が悪化してしまう。また、溝４の深度はウレタンシート２の厚みに対して１０〜８０％の範囲で漸深して形成することができる。溝４の深度が１０％に満たないと、研磨加工時に研磨面Ｐが短時間で溝４の底面まで摩耗されてしまうため、スラリの移動が妨げられ排出性が悪化する。溝４の深度が８０％を超えると、溝４の底の部分でウレタンシート２の厚さが極端に薄くなり、ラミネート加工工程（詳細後述）や研磨パッド１０を研磨定盤に貼付する時に、溝４の部分でしわ等が発生するおそれがある。しわ等が発生した研磨パッドで研磨加工を行うと被研磨物の平坦性が損なわれてしまう。
【００１７】
また、研磨パッド１０は、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ６が貼り合わされている。両面テープ６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の可撓性フィルムの基材（不図示）を有しており、基材の両面にアクリル系接着剤等の接着剤層が形成されている。両面テープ６は、基材の一面側の接着剤層でウレタンシート２と貼り合わされており、他面側の接着剤層が剥離紙７で覆われている。
【００１８】
（製造）
研磨パッド１０は、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し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、凝固再生したウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、バフ処理により厚みを均一化させるバフ処理工程、溝４を形成する溝加工工程、ウレタンシート２を研磨定盤に装着するための両面テープ６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。
【００１９】
準備工程では、ウレタン樹脂、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ウレタン樹脂を溶解させる。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選択して用い、例えば、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、セル３の大きさや数量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、セル形成を促進させる親水性活性剤および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ウレタン樹脂溶液を得る。
【００２０】
塗布工程では、準備工程で調製された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に塗布する。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、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができる。不織布、織布を用いる場合は、ウレタン樹脂溶液の塗布時に成膜基材内部へのウレタン樹脂溶液の浸透を抑制するため、予め水またはＤＭＦ水溶液（ＤＭＦと水との混合液）等に浸漬する前処理（目止め）が行われる。成膜基材としてＰＥＴ製等の可撓性フィルムを用いる場合は、液体の浸透性を有していないため、前処理が不要となる。以下、本例では、成膜基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。
【００２１】
凝固再生工程では、塗布工程でウレタン樹脂溶液が塗布された成膜基材を、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）に案内する。凝固液中では、まず、塗布されたウレタン樹脂溶液の表面側に厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。その後、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の片面にシート状に凝固再生する。ＤＭＦが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により、スキン層の内側（ウレタン樹脂中）にセル３および図示しない小気孔が形成され、セル３および図示しない小気孔を網目状に連通する不図示の連通孔が形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴ製フィルムが水を浸透させないため、ウレタン樹脂溶液の表面側（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セル３が形成される。
【００２２】
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ウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を成膜基材から剥離し、水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。洗浄後、成膜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。成膜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。乾燥後の成膜樹脂は、ロール状に巻き取られる。
【００２３】
バフ処理工程では、成膜樹脂の表面に形成されたスキン層側にバフ処理を施す。すなわち、圧接治具の略平坦な表面を成膜樹脂のスキン層と反対側の面に圧接し、スキン層側にバフ処理を施す。これにより、一部のセル３が研磨面Ｐに開孔して開孔５が形成され、成膜樹脂の厚みが均一化される。
【００２４】
溝加工工程では、バフ処理後の成膜樹脂に溝４を形成する。すなわち、溝４を形成するときは、本例では、三次元ルータが使用される。三次元ルータは、溝形成用のドリルを備えている。ドリルは、水平な台上に静置された成膜樹脂に対して上方から直交するように軸支されている。この三次元ルータでは、予め設定された溝形成パターンに従い、ドリルが水平方向に移動可能であり、ドリル自体が垂直方向にも移動可能に構成されている。ドリルを回転させながら成膜樹脂に接触させ、水平方向に移動させることで溝が形成される。また、水平方向の移動に合わせて垂直方向に上下させることで溝の深さを変えることができる。溝の幅は、ドリルの径により調整することができる。本例のように中心部の始点から外周に向けて溝４の幅を大きくするときは、複数回の溝形成により実現することができる。すなわち、１回目に形成した溝に対して、同じ始点から溝形成を開始し、外周に向かうにつれて１回目の溝とずれるようにすればよい。三次元ルータを用いることで成膜樹脂に溝４が形成され、ウレタンシート２が得られる。
【００２５】
ラミネート加工工程では、得られたウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面に両面テープ６の一面側を貼り合わせる。両面テープ６の他面側は剥離紙７で覆われている。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。
【００２６】
得られた研磨パッド１０で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、片面研磨機の上定盤に両面テープ６を介して研磨パッド１０を貼着し、下定盤に保持パッドを貼着する。片面研磨機では、上定盤に貼着された研磨パッド１０と下定盤に貼着された保持パッドに挟まれて、被研磨物の研磨パッド１０に接する面（加工面）が研磨加工される。片面研磨機の研磨パッド１０および保持パッドを貼着する面、すなわち、上定盤の下面および下定盤の上面は、いずれも平坦に形成されている。このため、上定盤および下定盤に貼着された研磨パッド１０および保持パッドでは、被研磨物側の表面が平坦となる。上定盤および下定盤を加圧しながら、少なくとも一方を回転させることで被研磨物を研磨加工する。
【００２７】
（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。
【００２８】
従来、ウレタン樹脂から形成されるウレタンシート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研磨に使用された後、被研磨物と研磨パッドとの間にスラリが不均一に残留することがある。研磨に使用されたスラリは研磨性能が著しく低下していることがあり、研磨加工中にこのようなスラリが不均一に分布していると、研磨レートが不安定となる。また、スラリと共に残留した研磨砥粒や研磨屑が原因で被研磨物にスクラッチやヘイズ等が生じ、平坦性が悪化してしまう。研磨加工後に、研磨パッド上にスラリと共に研磨砥粒等が残留していると、研磨パッド上の液性を中和して洗浄するリンス工程において、研磨砥粒等が中和や洗浄を阻害することがある。このため、研磨パッドの平坦性が損なわれてしまうおそれがある。本実施形態は、これらを解決することができる研磨パッドである。
【００２９】
本実施形態の研磨パッド１０では、溝４が研磨面Ｐの中心部から外縁に向かうにつれ、研磨面Ｐの回転方向に対して、溝４の始点（研磨面Ｐの中心部）における接線より後方に向かい形成されている。また、溝４は、任意の点における接線方向に交差する方向の断面積が、中心側より外縁側が拡大して形成されている。このため、研磨面の回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが溝４を移動することができる。スラリが溝４を通して外縁方向へ、回転方向の後方へ円滑に移動することができるため、スラリの排出性が改善される。研磨加工時に発生する研磨パッドの摩耗屑や被研磨物の削り屑が、スラリと共に速やかに研磨パッドの外へ除去されるため、被研磨物へのスクラッチ等を抑制でき被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態の研磨パッド１０では、溝４はいずれも研磨面Ｐの中心部から外縁まで変曲点を有することなく連続した曲線上に形成されている。すなわち、溝４が中心部から外縁に向かうように、途中で方向が変化しない滑らかな曲線状に形成されている。このため、スラリは被研磨物および研磨面Ｐの回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなく常に外縁側へ円滑に移動することができる。スラリの排出性は良化され、研磨に使用されたスラリが不均一に被研磨物上に残留することを抑制できる。従って、スラリの分散状態が均一化されるため、安定した研磨レートで研磨加工を行うことができる。
【００３１】
更に、本実施形態の研磨パッド１０では、溝４の任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が中心側より外縁側で拡大して形成されている。すなわち、溝４の幅ないし深度が外縁に向かうにつれ拡幅ないし漸深して形成されている。通常、研磨加工で働く遠心力や慣性によりスラリは中心部から外縁に向かって移動するため、研磨能力は、被研磨物の中心部側の方が外縁側より高いと考えられる。被研磨物の研磨される度合いを均一にするためには、外縁側に多量のスラリを接触させ、外縁側の研磨能力を向上させることが必要となる。このため、スラリは溝４を通して外縁側に多く存在させることができ、研磨能力を研磨面内で均一に発揮できるため、被研磨物を平坦化させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ウレタンシート２を湿式成膜法により形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、乾式成形法によりウレタンシートを形成してもよい。乾式成形法では、イソシアネート基含有化合物および該イソシアネート基含有化合物の末端イソシアネート基と反応する活性水素基を有する活性水素化合物を混合した混合液が調製される。イソシアネート基含有化合物は、分子内に２つ以上の水酸基を有するポリオール化合物と、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物とを反応させることで生成することができる。得られた混合液が型枠に注型され、型枠内でイソシアネート基含有化合物と活性水素化合物とが反応、硬化してブロック状のポリウレタン成型体が形成される。このポリウレタン成型体がシート状にスライスされてウレタンシートが形成される。また、ブロック状のウレタン成型体をスライスすることに代えて、型枠サイズを変更することで所望の厚さを有するウレタンシートを１枚ずつ成形することも可能である。
【００３３】
また、本実施形態ではウレタンシート２に代えて、不織布にウレタン樹脂を含浸した含浸タイプの研磨布に適用することもできる。また、本実施形態では、ウレタン樹脂製のウレタンシート２を備える例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウレタン樹脂に代えて、ポリエチレン等の樹脂を用いたシート材も適用することができる。更に、本実施形態では、ウレタンシート２に両面テープ６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、ウレタンシート２と両面テープ６との間に更にＰＥＴ基材等を積層してもよい。また、本実施形態では、成膜樹脂に溝加工を施した後、ラミネート加工を施す例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面テープ等を貼着した後、溝加工を施してもよい。このようにすれば、ラミネート加工時のプレス等で溝の一部分が消失されることを防ぐことができる。
【００３４】
更に、本実施形態では、溝形成に三次元ルータを使用する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、曲線上の溝を形成することができればいかなる装置、方法を使用してもよい。また、例えば、乾式成型法によりウレタンシートを１枚ずつ成型する場合では、予め型枠の内底面に溝パターンに合わせた突部を形成しておくことで、ウレタンシートの成型時に溝を形成することも可能である。
【００３５】
また更に、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側にバフ処理を施す例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、研磨面Ｐと反対面側にバフ処理を施して厚みの均一化を図るようにしてもよい。また、バフ処理は必ずしも施される必要はない。研磨加工中にスラリを均一に移動させることを考慮すれば、研磨面Ｐ側にバフ処理を施し、開孔５を形成させることが好ましい。
【００３６】
更にまた、本実施形態では、溝４の任意の点における接線方向と交差する断面積が中心側より外縁側で拡大して形成されていれば、少なくとも溝４の幅および深度の一方が拡幅および漸深して形成されていてもよい。すなわち、溝４の幅のみが拡幅して形成されていてもよく、深度のみが漸深して形成されていてもよい。複数の溝４はそれぞれ、幅および深度が必ずしも同じである必要はなく、異なっていてもよい。また、溝４の任意の点における接線方向と交差する断面形状は、制限されることはなく、半円状やＶ字状等のいかなる形状であってもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、溝４が変曲点を有していない連続した曲線状に形成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。例えば、図４に示すように、溝２４と溝２４の任意の点における中心部Ｏを中心とする同心円とが形成する角度ｔ１より大きい角度ｔ２の変曲点Ｓを有していてもよい。また、図３に示すように、溝４が角度ｔ１と同じ大きさの角度の変曲点Ｓを有していてもよい。すなわち、溝４の一部分である溝４ｂでは同心円状に形成され、溝４ａ、４ｃでは研磨面の回転方向より後方へ向かう曲線状に形成されていてもよい。研磨加工中において、遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが外縁方向へ、回転方向の後方へ円滑に移動できる溝形成であればよい。溝が角度ｔ１より小さい角度の変曲点を有していると、溝が中心方向へ向かうように形成されるため、研磨加工中に溝でスラリの移動が妨げられ排出性が悪化してしまうので好ましくない。溝４の形成時に簡単に溝加工を施すことを考慮すれば、溝４が変曲点を有していない連続した曲線状に形成されていることが好ましい（図２参照）。
【００３８】
更に、本実施形態では、研磨パッド１０を片面研磨による研磨加工に使用する例を示したが、本発明ではこれに限定されるものではない。すなわち、片面研磨および両面研磨のいずれにも対応可能であり、研磨パッド１０および被研磨物のどちらか一方もしくは両方が回転することで研磨加工を行うことができる。すなわち、被研磨物と研磨パッド１０とが相対的に回転すればよい。
【実施例】
【００３９】
次に、本実施形態に従い製造した研磨パッド１０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。また、本実施形態では円形状の研磨パッドを説明したが、実施例および比較例では、評価用の研磨機にあわせ、ドーナツ型の研磨パッドを用いている。
【００４０】
（実施例１）
実施例１では、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）ウレタン樹脂を用いた。このウレタン樹脂を３０重量％でＤＭＦに溶解させた溶液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を３０％含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してウレタン樹脂溶液を調製した。得られたウレタン樹脂溶液を成膜基材に塗布し凝固液中で凝固再生させ、洗浄・乾燥させ厚さ１．０ｍｍの成膜樹脂を得た。得られた成膜樹脂を厚さ０．８ｍｍとなるように研磨面Ｐ側にバフ処理を施した。バフ処理後の成膜樹脂の研磨面Ｐの反対側の面に厚さ１８８μｍのＰＥＴ基材を貼り、更にそのＰＥＴ基材の成膜樹脂と反対側の面に両面テープ６を貼着した。その後、研磨面Ｐ側に溝を形成し、ウレタンシート２を得た。このとき、溝の幅は、中心部から外縁へ向かい１ｍｍ〜３ｍｍの範囲で拡幅し、深度は、ウレタンシート２の表面から０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲で漸深するように形成した。溝加工終了後に外径６４０ｍｍ、内径２３０ｍｍのドーナツ型に打ち抜き、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、図５（Ａ）に示すように、研磨面の中心部から外縁に向かう直線状に、溝の幅２ｍｍ、深度０．４ｍｍで一定の複数の溝１４を形成したこと以外は実施例１と同様にして比較例１のドーナツ型の研磨パッド２０を製造した。すなわち、比較例１は、溝１４が研磨面の回転方向の後方へ向かうように形成されていない従来の研磨パッド２０である。
【００４２】
（比較例２）
比較例２では、図５（Ｂ）に示すように、研磨面の中心部から外縁に向かう曲線状で、研磨面の回転方向に対して溝の始点における接線より前方へ向かい、溝の幅２ｍｍ、深度０．４ｍｍで一定の複数の溝１４を形成して比較例２のドーナツ型の研磨パッド２０を製造した。すなわち、比較例１は、実施例１の溝形成パターンと左右対称に溝１４が形成された研磨パッド２０である。
【００４３】
（研磨評価）
次に、実施例１、比較例１および比較例２の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件で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Ｗａを測定することで研磨性能を評価した。研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間当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を測定し、アルミニウム基板の研磨面積および比重から計算により算出した。うねりＷａ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Ｗａの測定には、Ｚｙｇｏ社製ＮＥＷ ＶＩＥＷ５０００を用いた。また、研磨後のアルミニウム基板について、目視で表面に対するキズ発生の有無を外観評価した。下表１に研磨レート、うねりＷａおよびキズの評価結果を示す。
（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：９０ｇ／ｃｍ２
スラリ：アルミナスラリ（平均粒子径：０．８μｍ）
スラリ供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：９５ｍｍφ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、溝１４が直線状に形成された比較例１の研磨パッド２０では、研磨レートが０．４０２μｍであった。溝１４が実施例１の溝形成パターンと左右対称に形成された比較例２の研磨パッド２０では、０．４４３μｍであった。これらに対して、溝４が研磨面Ｐの回転方向の後方へ向かい、溝の幅および深度が拡幅および漸深して形成された実施例１の研磨パッド１０では、０．４８０μｍであった。これは、比較例１および比較例２の研磨パッド２０では、溝１４がスラリの流れを妨げているのに対して、実施例１の研磨パッド１０では、溝４がスラリの流れに逆らわないように形成されているためであると考えられる。実施例１の研磨パッド１０を用いると安定した研磨レートで研磨加工を行うことができることが判明した。
【００４６】
また、比較例１の研磨パッドでは、うねりＷａが３．６５Åであった。比較例２の研磨パッドでは、３．４８Åであった。これらに対して、実施例１の研磨パッド１０では、３．２０Åで、最も小さい値を示した。これは、比較例１および比較例２の研磨パッド２０では、溝１４がスラリの流れを妨げスラリと溝１４との間に摩擦が生じたのに対して、実施例１の研磨パッド１０では、溝４がスラリの流れに逆らわないように形成されスラリが円滑に溝４を移動できたためであると考えられる。また、比較例１および比較例２の研磨パッドによる研磨加工では、いずれもアルミニウム基板の表面にキズが見られたが、実施例１の研磨パッドでは、キズは認められなかった。これは、比較例１および比較例２の研磨パッドの溝１４がスラリの流れを妨げたのに対し、実施例１の研磨パッド１０では、溝４がスラリの流れに逆らわないように形成され、スラリの排出性が良化され、研磨砥粒等によるスクラッチを抑制できたためであると考えられる。従って、実施例１の研磨パッドは、被研磨物の平坦性を向上させることができることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明はスラリの排出性を良化させ被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッド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 ウレタンシート（シート材）
４ 溝
１０ 研磨パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに係り、特に、被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製シート材を備えた研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面版、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（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研磨加工では、ケミカルメカニカルポリッシング（化学的機械研磨、ＣＭＰ）法が用いられている。ＣＭＰ法では、被研磨物を片面ずつ研磨加工する片面研磨や被研磨物の両面を同時に研磨加工する両面研磨等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砥粒等を含む研磨液（スラリ）が供給される。スラリは酸性や塩基性の性質を有しており、砥粒による機械的な作用に加え、スラリの液性による化学的な作用を利用して研磨加工が行われている。
【０００３】
一般に、研磨加工時にスラリが研磨パッドおよび被研磨物間に供給されることで、スラリの成分と被研磨物の一部の材料とが化学的に反応し研磨が行われる。このとき、研磨パッドの研磨面とスラリとが接触するため、スラリの液性により研磨パッドの表面側に脆弱層が形成される。そのため、研磨加工が進むにつれて、脆弱層がスラリに含まれる研磨砥粒により研削されることがある。研磨パッドの表面側の脆弱層が研削されると、研磨面の平坦性が悪化するため、被研磨物の研磨される度合いは不均一となり、研磨レートは低下することがある。また、研磨加工中に被研磨物表面で部分的に発生する反応熱や摩擦熱による温度上昇により、被研磨物の軟化が発生することで、部分的に過剰に被研磨物が研磨されてしまい、研磨レートが不安定となることがある。
【０００４】
そこで、研磨加工時にスラリを被研磨物と研磨パッドの間に均一に供給し、研磨レートを安定化させることを目的として、研磨面に溝が形成された研磨パッドが提案されている。例えば、同一溝内に小深度部と大深度部とが形成された異深度溝が研磨面に形成された研磨パッドが開示されている（特許文献１参照）。また、溝が中心から外側、また、外側から中心へ無段階に深度変化のある溝が形成された研磨パッドが開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７７９３４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、研磨加工中では、スラリに研磨面および被研磨物の回転により遠心力や慣性が働くため、スラリは外縁方向へ、回転方向の後方へ移動する。研磨加工中、被研磨物の加工面内でスラリを均一に分散させるためには、スラリを連続的に供給し、研磨パッドと被研磨物との間に一定量保持させ、スラリが研磨に消費されたらスラリの流れを妨げないように外へ排出することが重要である。しかしながら、特許文献１の技術では、研磨面に異深度溝を形成することで、スラリの保持性が高まるものの、研磨加工中にスラリが移動しようとする方向に溝が形成されていない。そのため、溝がスラリの移動を妨げてしまい、スラリの排出性に問題がある。また、特許文献２の技術では、中心側にスラリが流れるような形状の溝を形成することで、スラリの余分な排出を防ぐことができるものの、特許文献１と同様に、溝がスラリの移動を妨げるためスラリの排出性が悪化する。スラリの排出性が悪化すると研磨に使用されたスラリの分散状態が不均一となり、研磨レートが不安定になる。また、研磨加工で生じた研磨残渣等が残留し凝集物が形成されるため、被研磨物表面にスクラッチ等が形成され、ヘイズが悪化する。更に、研磨加工後に研磨パッド上の液性を中和させて洗浄する作業（リンス工程）において、溝の形状により洗浄液の排出性も悪化するため、残留した研磨残渣等の凝集物により中和や洗浄が阻害される。そのため、次に研磨加工を行う際に中和や洗浄が阻害された部分が被研磨物に転写されることとなり平坦性が損なわれる。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、スラリの排出性を良化させ被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッド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】
【０００８】
上記課題を解決するために、被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製のシート材を備えた研磨パッドにおいて、前記研磨面側には複数の溝が中心部から外縁まで形成されており、前記複数の溝は、それぞれ前記研磨面の回転方向に対して前記中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、前記複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が前記中心部側より前記外縁側で拡大していることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、複数の溝のそれぞれが、外縁に向かうにつれ、研磨面の回転方向に対し、中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が拡大して形成されているので、研磨面の回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが溝を通して外縁方向へ、回転方向の後方へ移動することから、スラリの排出性が改善され、加工面内におけるスラリの分散状態が均一化されるため、被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００１０】
本発明において、複数の溝のそれぞれは、溝と溝の任意の点における中心部を中心とする同心円とが形成する角度より小さい角度の変曲点を形成することなく、中心部から外縁へ向かうように形成されていることが好ましい。複数の溝はそれぞれ、２００μｍ〜３０００μｍの範囲で拡幅してもよい。また複数の溝は、シート材の厚みに対して１０％〜８０％の範囲で漸深していてもよい。このような複数の溝は、変曲点を有することなく連続した曲線状に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の溝のそれぞれが、外縁に向かうにつれ、研磨面の回転方向に対し、中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が拡大して形成されているので、研磨面の回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが溝を通して外縁方向へ、回転方向の後方へ移動することから、スラリの排出性が改善され、加工面内におけるスラリの分散状態が均一化されるため、被研磨物の平坦性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】
【００１２】
【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溝形成パターンを模式的に示す平面図である。
【図３】本発明を適用可能な別の形態の研磨パッドの溝形成パターンを模式的に示す平面図である。
【図４】研磨パッドの変曲点が形成された溝を模式的に示す説明図である。
【図５】従来の研磨パッドの溝形成パターンを模式的に示す平面図であり、（Ａ）は溝が放射状に形成されたパターン、（Ｂ）は図２の溝形成パターンと左右対称に形成されたパターンをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（研磨パッド）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１０は、ウレタン樹脂で形成されたシート材としてのウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、略平坦な研磨面Ｐを有している。
【００１５】
ウレタンシート２は、湿式成膜法によりウレタン樹脂でシート状に形成されている。ウレタンシート２は、湿式成膜時に形成されたスキン層（緻密な微多孔が形成された表面層）側に、厚みが一様となるようにバフ処理が施されている。ウレタンシート２には、厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面三角状のセル３が形成されている。セル３は、研磨面Ｐ側の孔径が研磨面Ｐと反対の面側より小さく形成されている。すなわち、セル３は研磨面Ｐ側で縮径されている。ウレタンシート２では、バフ処理によりスキン層が除去されており、セル３が開孔することで、研磨面Ｐに開孔５が形成されている。セル３の間のウレタン樹脂中には、セル３より小さい孔径の図示しない小気孔が形成されている。ウレタンシート２のセル３および図示しない小気孔は、不図示の連通孔で網目状に連通されている。すなわち、ウレタンシート２は連続状のセル構造を有している。ウレタンシート２には、研磨面Ｐ側に複数の溝４が形成されている。
【００１６】
図２に示すように、溝４は研磨面Ｐの中心部から外縁まで形成されている。溝４は、変曲点を有していない連続した曲線状に形成されている。すなわち、溝４は中心部から外縁に向かうように、途中で方向が変化しない滑らかな曲線状に、形成されている。また、溝４は、研磨面Ｐの回転方向（矢印ω方向）に対して、溝４の始点（研磨面Ｐの中心部）における接線（図２において破線で示した線）より後方へ、すなわち回転方向と反対の方向へ向かうように形成されている。溝４の任意の点における接線方向と交差する方向の断面積は、外縁に向かうに従い拡大して形成されている。溝４の断面形状は長方形状に形成されている。このとき、溝４の幅を２００〜３０００μｍの範囲で拡幅して形成することができる。溝４の幅が２００μｍに満たないと、スラリが溝４内を円滑に移動することができず、スラリの排出性が十分に発揮されない。溝４の幅が３０００μｍを超えると、研磨面Ｐに形成された溝４の幅が大きいため、研磨加工に加わる圧力により、溝４の形状が被研磨物に転写されてしまい、被研磨物の平坦性が悪化してしまう。また、溝４の深度はウレタンシート２の厚みに対して１０〜８０％の範囲で漸深して形成することができる。溝４の深度が１０％に満たないと、研磨加工時に研磨面Ｐが短時間で溝４の底面まで摩耗されてしまうため、スラリの移動が妨げられ排出性が悪化する。溝４の深度が８０％を超えると、溝４の底の部分でウレタンシート２の厚さが極端に薄くなり、ラミネート加工工程（詳細後述）や研磨パッド１０を研磨定盤に貼付する時に、溝４の部分でしわ等が発生するおそれがある。しわ等が発生した研磨パッドで研磨加工を行うと被研磨物の平坦性が損なわれてしまう。
【００１７】
また、研磨パッド１０は、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ６が貼り合わされている。両面テープ６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の可撓性フィルムの基材（不図示）を有しており、基材の両面にアクリル系接着剤等の接着剤層が形成されている。両面テープ６は、基材の一面側の接着剤層でウレタンシート２と貼り合わされており、他面側の接着剤層が剥離紙７で覆われている。
【００１８】
（製造）
研磨パッド１０は、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し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、凝固再生したウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、バフ処理により厚みを均一化させるバフ処理工程、溝４を形成する溝加工工程、ウレタンシート２を研磨定盤に装着するための両面テープ６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。
【００１９】
準備工程では、ウレタン樹脂、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ウレタン樹脂を溶解させる。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選択して用い、例えば、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、セル３の大きさや数量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、セル形成を促進させる親水性活性剤および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ウレタン樹脂溶液を得る。
【００２０】
塗布工程では、準備工程で調製された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に塗布する。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、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができる。不織布、織布を用いる場合は、ウレタン樹脂溶液の塗布時に成膜基材内部へのウレタン樹脂溶液の浸透を抑制するため、予め水またはＤＭＦ水溶液（ＤＭＦと水との混合液）等に浸漬する前処理（目止め）が行われる。成膜基材としてＰＥＴ製等の可撓性フィルムを用いる場合は、液体の浸透性を有していないため、前処理が不要となる。以下、本例では、成膜基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。
【００２１】
凝固再生工程では、塗布工程でウレタン樹脂溶液が塗布された成膜基材を、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）に案内する。凝固液中では、まず、塗布されたウレタン樹脂溶液の表面側に厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。その後、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の片面にシート状に凝固再生する。ＤＭＦが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により、スキン層の内側（ウレタン樹脂中）にセル３および図示しない小気孔が形成され、セル３および図示しない小気孔を網目状に連通する不図示の連通孔が形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴ製フィルムが水を浸透させないため、ウレタン樹脂溶液の表面側（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セル３が形成される。
【００２２】
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ウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を成膜基材から剥離し、水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。洗浄後、成膜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。成膜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。乾燥後の成膜樹脂は、ロール状に巻き取られる。
【００２３】
バフ処理工程では、成膜樹脂の表面に形成されたスキン層側にバフ処理を施す。すなわち、圧接治具の略平坦な表面を成膜樹脂のスキン層と反対側の面に圧接し、スキン層側にバフ処理を施す。これにより、一部のセル３が研磨面Ｐに開孔して開孔５が形成され、成膜樹脂の厚みが均一化される。
【００２４】
溝加工工程では、バフ処理後の成膜樹脂に溝４を形成する。すなわち、溝４を形成するときは、本例では、三次元ルータが使用される。三次元ルータは、溝形成用のドリルを備えている。ドリルは、水平な台上に静置された成膜樹脂に対して上方から直交するように軸支されている。この三次元ルータでは、予め設定された溝形成パターンに従い、ドリルが水平方向に移動可能であり、ドリル自体が垂直方向にも移動可能に構成されている。ドリルを回転させながら成膜樹脂に接触させ、水平方向に移動させることで溝が形成される。また、水平方向の移動に合わせて垂直方向に上下させることで溝の深さを変えることができる。溝の幅は、ドリルの径により調整することができる。本例のように中心部の始点から外周に向けて溝４の幅を大きくするときは、複数回の溝形成により実現することができる。すなわち、１回目に形成した溝に対して、同じ始点から溝形成を開始し、外周に向かうにつれて１回目の溝とずれるようにすればよい。三次元ルータを用いることで成膜樹脂に溝４が形成され、ウレタンシート２が得られる。
【００２５】
ラミネート加工工程では、得られたウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面に両面テープ６の一面側を貼り合わせる。両面テープ６の他面側は剥離紙７で覆われている。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。
【００２６】
得られた研磨パッド１０で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、片面研磨機の上定盤に両面テープ６を介して研磨パッド１０を貼着し、下定盤に保持パッドを貼着する。片面研磨機では、上定盤に貼着された研磨パッド１０と下定盤に貼着された保持パッドに挟まれて、被研磨物の研磨パッド１０に接する面（加工面）が研磨加工される。片面研磨機の研磨パッド１０および保持パッドを貼着する面、すなわち、上定盤の下面および下定盤の上面は、いずれも平坦に形成されている。このため、上定盤および下定盤に貼着された研磨パッド１０および保持パッドでは、被研磨物側の表面が平坦となる。上定盤および下定盤を加圧しながら、少なくとも一方を回転させることで被研磨物を研磨加工する。
【００２７】
（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。
【００２８】
従来、ウレタン樹脂から形成されるウレタンシート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研磨に使用された後、被研磨物と研磨パッドとの間にスラリが不均一に残留することがある。研磨に使用されたスラリは研磨性能が著しく低下していることがあり、研磨加工中にこのようなスラリが不均一に分布していると、研磨レートが不安定となる。また、スラリと共に残留した研磨砥粒や研磨屑が原因で被研磨物にスクラッチやヘイズ等が生じ、平坦性が悪化してしまう。研磨加工後に、研磨パッド上にスラリと共に研磨砥粒等が残留していると、研磨パッド上の液性を中和して洗浄するリンス工程において、研磨砥粒等が中和や洗浄を阻害することがある。このため、研磨パッドの平坦性が損なわれてしまうおそれがある。本実施形態は、これらを解決することができる研磨パッドである。
【００２９】
本実施形態の研磨パッド１０では、溝４が研磨面Ｐの中心部から外縁に向かうにつれ、研磨面Ｐの回転方向に対して、溝４の始点（研磨面Ｐの中心部）における接線より後方に向かい形成されている。また、溝４は、任意の点における接線方向に交差する方向の断面積が、中心側より外縁側が拡大して形成されている。このため、研磨面の回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが溝４を移動することができる。スラリが溝４を通して外縁方向へ、回転方向の後方へ円滑に移動することができるため、スラリの排出性が改善される。研磨加工時に発生する研磨パッドの摩耗屑や被研磨物の削り屑が、スラリと共に速やかに研磨パッドの外へ除去されるため、被研磨物へのスクラッチ等を抑制でき被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態の研磨パッド１０では、溝４はいずれも研磨面Ｐの中心部から外縁まで変曲点を有することなく連続した曲線上に形成されている。すなわち、溝４が中心部から外縁に向かうように、途中で方向が変化しない滑らかな曲線状に形成されている。このため、スラリは被研磨物および研磨面Ｐの回転により働く遠心力や慣性に逆らうことなく常に外縁側へ円滑に移動することができる。スラリの排出性は良化され、研磨に使用されたスラリが不均一に被研磨物上に残留することを抑制できる。従って、スラリの分散状態が均一化されるため、安定した研磨レートで研磨加工を行うことができる。
【００３１】
更に、本実施形態の研磨パッド１０では、溝４の任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が中心側より外縁側で拡大して形成されている。すなわち、溝４の幅ないし深度が外縁に向かうにつれ拡幅ないし漸深して形成されている。通常、研磨加工で働く遠心力や慣性によりスラリは中心部から外縁に向かって移動するため、研磨能力は、被研磨物の中心部側の方が外縁側より高いと考えられる。被研磨物の研磨される度合いを均一にするためには、外縁側に多量のスラリを接触させ、外縁側の研磨能力を向上させることが必要となる。このため、スラリは溝４を通して外縁側に多く存在させることができ、研磨能力を研磨面内で均一に発揮できるため、被研磨物を平坦化させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ウレタンシート２を湿式成膜法により形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、乾式成形法によりウレタンシートを形成してもよい。乾式成形法では、イソシアネート基含有化合物および該イソシアネート基含有化合物の末端イソシアネート基と反応する活性水素基を有する活性水素化合物を混合した混合液が調製される。イソシアネート基含有化合物は、分子内に２つ以上の水酸基を有するポリオール化合物と、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物とを反応させることで生成することができる。得られた混合液が型枠に注型され、型枠内でイソシアネート基含有化合物と活性水素化合物とが反応、硬化してブロック状のポリウレタン成型体が形成される。このポリウレタン成型体がシート状にスライスされてウレタンシートが形成される。また、ブロック状のウレタン成型体をスライスすることに代えて、型枠サイズを変更することで所望の厚さを有するウレタンシートを１枚ずつ成形することも可能である。
【００３３】
また、本実施形態ではウレタンシート２に代えて、不織布にウレタン樹脂を含浸した含浸タイプの研磨布に適用することもできる。また、本実施形態では、ウレタン樹脂製のウレタンシート２を備える例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウレタン樹脂に代えて、ポリエチレン等の樹脂を用いたシート材も適用することができる。更に、本実施形態では、ウレタンシート２に両面テープ６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、ウレタンシート２と両面テープ６との間に更にＰＥＴ基材等を積層してもよい。また、本実施形態では、成膜樹脂に溝加工を施した後、ラミネート加工を施す例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面テープ等を貼着した後、溝加工を施してもよい。このようにすれば、ラミネート加工時のプレス等で溝の一部分が消失されることを防ぐことができる。
【００３４】
更に、本実施形態では、溝形成に三次元ルータを使用する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、曲線上の溝を形成することができればいかなる装置、方法を使用してもよい。また、例えば、乾式成型法によりウレタンシートを１枚ずつ成型する場合では、予め型枠の内底面に溝パターンに合わせた突部を形成しておくことで、ウレタンシートの成型時に溝を形成することも可能である。
【００３５】
また更に、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側にバフ処理を施す例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、研磨面Ｐと反対面側にバフ処理を施して厚みの均一化を図るようにしてもよい。また、バフ処理は必ずしも施される必要はない。研磨加工中にスラリを均一に移動させることを考慮すれば、研磨面Ｐ側にバフ処理を施し、開孔５を形成させることが好ましい。
【００３６】
更にまた、本実施形態では、溝４の任意の点における接線方向と交差する断面積が中心側より外縁側で拡大して形成されていれば、少なくとも溝４の幅および深度の一方が拡幅および漸深して形成されていてもよい。すなわち、溝４の幅のみが拡幅して形成されていてもよく、深度のみが漸深して形成されていてもよい。複数の溝４はそれぞれ、幅および深度が必ずしも同じである必要はなく、異なっていてもよい。また、溝４の任意の点における接線方向と交差する断面形状は、制限されることはなく、半円状やＶ字状等のいかなる形状であってもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、溝４が変曲点を有していない連続した曲線状に形成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。例えば、図４に示すように、溝２４と溝２４の任意の点における中心部Ｏを中心とする同心円とが形成する角度ｔ１より大きい角度ｔ２の変曲点Ｓを有していてもよい。また、図３に示すように、溝４が角度ｔ１と同じ大きさの角度の変曲点Ｓを有していてもよい。すなわち、溝４の一部分である溝４ｂでは同心円状に形成され、溝４ａ、４ｃでは研磨面の回転方向より後方へ向かう曲線状に形成されていてもよい。研磨加工中において、遠心力や慣性に逆らうことなくスラリが外縁方向へ、回転方向の後方へ円滑に移動できる溝形成であればよい。溝が角度ｔ１より小さい角度の変曲点を有していると、溝が中心方向へ向かうように形成されるため、研磨加工中に溝でスラリの移動が妨げられ排出性が悪化してしまうので好ましくない。溝４の形成時に簡単に溝加工を施すことを考慮すれば、溝４が変曲点を有していない連続した曲線状に形成されていることが好ましい（図２参照）。
【００３８】
更に、本実施形態では、研磨パッド１０を片面研磨による研磨加工に使用する例を示したが、本発明ではこれに限定されるものではない。すなわち、片面研磨および両面研磨のいずれにも対応可能であり、研磨パッド１０および被研磨物のどちらか一方もしくは両方が回転することで研磨加工を行うことができる。すなわち、被研磨物と研磨パッド１０とが相対的に回転すればよい。
【実施例】
【００３９】
次に、本実施形態に従い製造した研磨パッド１０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。また、本実施形態では円形状の研磨パッドを説明したが、実施例および比較例では、評価用の研磨機にあわせ、ドーナツ型の研磨パッドを用いている。
【００４０】
（実施例１）
実施例１では、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）ウレタン樹脂を用いた。このウレタン樹脂を３０重量％でＤＭＦに溶解させた溶液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を３０％含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してウレタン樹脂溶液を調製した。得られたウレタン樹脂溶液を成膜基材に塗布し凝固液中で凝固再生させ、洗浄・乾燥させ厚さ１．０ｍｍの成膜樹脂を得た。得られた成膜樹脂を厚さ０．８ｍｍとなるように研磨面Ｐ側にバフ処理を施した。バフ処理後の成膜樹脂の研磨面Ｐの反対側の面に厚さ１８８μｍのＰＥＴ基材を貼り、更にそのＰＥＴ基材の成膜樹脂と反対側の面に両面テープ６を貼着した。その後、研磨面Ｐ側に溝を形成し、ウレタンシート２を得た。このとき、溝の幅は、中心部から外縁へ向かい１ｍｍ〜３ｍｍの範囲で拡幅し、深度は、ウレタンシート２の表面から０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲で漸深するように形成した。溝加工終了後に外径６４０ｍｍ、内径２３０ｍｍのドーナツ型に打ち抜き、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、図５（Ａ）に示すように、研磨面の中心部から外縁に向かう直線状に、溝の幅２ｍｍ、深度０．４ｍｍで一定の複数の溝１４を形成したこと以外は実施例１と同様にして比較例１のドーナツ型の研磨パッド２０を製造した。すなわち、比較例１は、溝１４が研磨面の回転方向の後方へ向かうように形成されていない従来の研磨パッド２０である。
【００４２】
（比較例２）
比較例２では、図５（Ｂ）に示すように、研磨面の中心部から外縁に向かう曲線状で、研磨面の回転方向に対して溝の始点における接線より前方へ向かい、溝の幅２ｍｍ、深度０．４ｍｍで一定の複数の溝１４を形成して比較例２のドーナツ型の研磨パッド２０を製造した。すなわち、比較例１は、実施例１の溝形成パターンと左右対称に溝１４が形成された研磨パッド２０である。
【００４３】
（研磨評価）
次に、実施例１、比較例１および比較例２の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件で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Ｗａを測定することで研磨性能を評価した。研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間当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を測定し、アルミニウム基板の研磨面積および比重から計算により算出した。うねりＷａ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Ｗａの測定には、Ｚｙｇｏ社製ＮＥＷ ＶＩＥＷ５０００を用いた。また、研磨後のアルミニウム基板について、目視で表面に対するキズ発生の有無を外観評価した。下表１に研磨レート、うねりＷａおよびキズの評価結果を示す。
（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：９０ｇ／ｃｍ２
スラリ：アルミナスラリ（平均粒子径：０．８μｍ）
スラリ供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：９５ｍｍφ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、溝１４が直線状に形成された比較例１の研磨パッド２０では、研磨レートが０．４０２μｍであった。溝１４が実施例１の溝形成パターンと左右対称に形成された比較例２の研磨パッド２０では、０．４４３μｍであった。これらに対して、溝４が研磨面Ｐの回転方向の後方へ向かい、溝の幅および深度が拡幅および漸深して形成された実施例１の研磨パッド１０では、０．４８０μｍであった。これは、比較例１および比較例２の研磨パッド２０では、溝１４がスラリの流れを妨げているのに対して、実施例１の研磨パッド１０では、溝４がスラリの流れに逆らわないように形成されているためであると考えられる。実施例１の研磨パッド１０を用いると安定した研磨レートで研磨加工を行うことができることが判明した。
【００４６】
また、比較例１の研磨パッドでは、うねりＷａが３．６５Åであった。比較例２の研磨パッドでは、３．４８Åであった。これらに対して、実施例１の研磨パッド１０では、３．２０Åで、最も小さい値を示した。これは、比較例１および比較例２の研磨パッド２０では、溝１４がスラリの流れを妨げスラリと溝１４との間に摩擦が生じたのに対して、実施例１の研磨パッド１０では、溝４がスラリの流れに逆らわないように形成されスラリが円滑に溝４を移動できたためであると考えられる。また、比較例１および比較例２の研磨パッドによる研磨加工では、いずれもアルミニウム基板の表面にキズが見られたが、実施例１の研磨パッドでは、キズは認められなかった。これは、比較例１および比較例２の研磨パッドの溝１４がスラリの流れを妨げたのに対し、実施例１の研磨パッド１０では、溝４がスラリの流れに逆らわないように形成され、スラリの排出性が良化され、研磨砥粒等によるスクラッチを抑制できたためであると考えられる。従って、実施例１の研磨パッドは、被研磨物の平坦性を向上させることができることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明はスラリの排出性を良化させ被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッド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 ウレタンシート（シート材）
４ 溝
１０ 研磨パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製のシート材を備えた研磨パッドにおいて、前記研磨面側には複数の溝が中心部から外縁まで形成されており、前記複数の溝は、それぞれ前記研磨面の回転方向に対して前記中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、前記複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が前記中心部側より前記外縁側で拡大していることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記複数の溝のそれぞれは、該溝と該溝の任意の点における前記中心部を中心とする同心円とが形成する角度より小さい角度の変曲点を形成することなく、前記中心部から外縁へ向かうように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】
前記複数の溝の幅はそれぞれ、２００μｍ〜３０００μｍの範囲で拡幅してい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】
前記複数の溝の深度はそれぞれ、前記シート材の厚みに対して１０％〜８０％の範囲で漸深していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記複数の溝は、変曲点を有することなく連続した曲線状に形成されてい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１】
被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製のシート材を備えた研磨パッドにおいて、前記研磨面側には複数の溝が中心部から外縁まで形成されており、前記複数の溝は、それぞれ前記研磨面の回転方向に対して前記中心部の始点における接線より後方に向かい、かつ、前記複数の溝のそれぞれの任意の点における接線方向と交差する方向の断面積が前記中心部側より前記外縁側で拡大していることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記複数の溝のそれぞれは、該溝と該溝の任意の点における前記中心部を中心とする同心円とが形成する角度より小さい角度の変曲点を形成することなく、前記中心部から外縁へ向かうように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】
前記複数の溝の幅はそれぞれ、２００μｍ〜３０００μｍの範囲で拡幅してい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】
前記複数の溝の深度はそれぞれ、前記シート材の厚みに対して１０％〜８０％の範囲で漸深していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記複数の溝は、変曲点を有することなく連続した曲線状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３６９７９（Ｐ２０１１−３６９７９Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８８９３６（Ｐ２００９−１８８９３６）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【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２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【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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