(57)【要約】【課題】低荷重でもクッション性を発揮し、長期にわたりクッション性を維持することができる研磨パッド用のクッションシートを提供する。【解決手段】クッションシート３は湿式成膜された２枚のポリウレタンシート３ａ、３ｂが弾性を有する接着層５を介して積層状に貼り合わされて構成されている。クッションシート３は、圧縮率が３０〜７５％の範囲に設定されている。クッションシート３では、圧力をかけた後、圧力を除く操作を繰り返したときに、少なくとも２００回繰り返し後の圧縮弾性率の当初の圧縮弾性率に対する維持率が７０％以上となる。クッションシート３は、研磨面Ｐを有する研磨シート２と貼り合わされて研磨パッド１０を構成している。研磨パッド１０を研磨加工に用いたときに、クッションシート３のクッション性が発揮される。【選択図】図１
2010082703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドにクッション性を付与するためのクッションシートにおいて、少なくとも２枚の湿式成膜された発泡構造の樹脂シートと、前記少なくとも２枚の樹脂シートを積層状に貼り合わせるための弾性接着層とを備え、前記クッションシートは、圧縮率が３０％以上であり、加圧および除圧を少なくとも２００回繰り返したときの圧縮弾性率の前記加圧および除圧前の圧縮弾性率に対する維持率が７０％以上であることを特徴とするクッションシート。
【請求項２】
前記弾性接着層は、厚さが０．５ｍｍ以下に調整されていることを特徴とする請求項１に記載のクッションシート。
【請求項３】
前記弾性接着層は、ウレタン系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のクッションシート。
【請求項４】
厚さが１．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載のクッションシート。
【請求項５】
前記加圧および除圧前の圧縮弾性率が９０％以上であることを特徴とする請求項４に記載のクッションシート。
【請求項６】
前記少なくとも２枚の樹脂シートは、当初同質かつ同一厚さで作製されていることを特徴とする請求項１に記載のクッションシート。
【請求項７】
Ａ硬度が１０度〜４０度の範囲、かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ３〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲であることを特徴とする請求項６に記載のクッションシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドにクッション性を付与するためのクッションシートに係り、特に、湿式成膜された発泡構造のクッションシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学材料やシリコンウェハ、ハードディスク基板、半導体基板等では、より高精度化、高密度化が要求されていることから、研磨加工の対象となる被研磨物が薄化ないし脆化してきている。これらの薄化ないし脆化した被研磨物では、研磨加工による平坦化を一層高精度化することが望まれている。このため、研磨加工に使用する研磨パッドとしては、クッション性を向上させることが必要となる。
【０００３】
光学材料の代表例としては、液晶ディスプレイのカラーフィルタ基板、薄膜トランジスタ基板と呼ばれる２枚のガラス基板を挙げることができる。近年では、動画再生時の応答速度を向上させるため、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ基板との間隔（セルギャップ）が従来の１０μｍ程度から５μｍ以下に狭められる傾向にある。これらガラス基板の表面にうねりや凹凸がある場合には、液晶ディスプレイの表示不良等の原因となる。また、薄膜トランジスタでは、ゲート電極に配される酸化膜（絶縁膜）の厚さが小さくなっているため、薄膜トランジスタが形成されるガラス基板の表面上に微細な凹凸が存在すると、薄膜トランジスタ部分での短絡につながり、表示不良の原因となる。従って、これらのガラス基板には高精度な平坦性が要求されている。
【０００４】
また、カラーフィルタ基板では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の顔料を含む微小な樹脂膜で構成される色材膜の形成時に膜厚が不均一になることを主原因とした色ムラが発生しやすく、また、カラーフィルタ基板自体が１〜２μｍと薄膜状であるために表面の凹凸や異物付着が液晶ディスプレイの画質に大きく影響を与える。このため、カラーフィルタ基板には高度な表面精度（平坦性）が要求されており、色材膜の膜厚を均一化するために研磨加工が施されている。ところが、ガラス基板が薄化ないし脆化する傾向にあるため、カラーフィルタ基板への研磨負荷を小さくした低荷重（低圧）での研磨加工が望まれている。
【０００５】
薄化ないし脆化した薄膜のもうひとつの代表例としては、半導体基板を挙げることができる。半導体基板は、シリコンウェハ上に、表面（加工面）を高精度に研磨加工された層間絶縁膜およびメタル配線が積層され形成される。近年では、より高容量なデバイスを得るために、比低誘電率膜およびＣｕ配線の導入が進められている。比低誘電率膜では機械的強度および界面密着強度が低下しているため、低ダメージの研磨加工が必要とされている。低ダメージの研磨加工手段として、従来４ｐｓｉ（２７５８０Ｐａ）で行われていた研磨加工時の荷重を２ｐｓｉ（１３７９０Ｐａ）以下とした低圧研磨加工が有効と考えられている。
【０００６】
上述した高精度の研磨加工に使用される研磨パッドとして、通常、研磨シートとクッションシートとを積層した研磨パッドが使用されている。研磨パッドをこのような構造とすることで、クッションシートにより加工面の全体的なうねりを吸収し加工面に略均一な荷重（押圧力）を負荷すること、および、研磨シートにより加工面の局所的な凹凸を平坦化することが可能となる。研磨シートとクッションシートとを備えた研磨パッドとして、例えば、クッションシートの圧縮回復率を制限し圧縮特性を改善した技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特許第３４６０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の研磨パッドでは、薄化ないし脆化した被研磨物を研磨加工する際に、圧縮特性の不足から加工面全体に略均一な荷重を負荷することができず、高度な表面精度を得ることが難しい。また、低圧研磨加工では、研磨加工時の荷重を小さくするため、クッションシートが変形しにくくなり、加工面のうねりを吸収することができず、加工面全体を略均一に平坦化することが難しい。この点、特許文献１の技術では、クッションシートのプラテン（研磨機の定盤）接着側表面にパターニングによる凹凸処理を施すことでクッションシートの圧縮率を上げている。ところが、プラテン接着面とクッションシートとの接着面積が不十分なため、接着界面での剥離が生じやすくなる、という欠点がある。更に、繰り返し荷重に対する残留歪みや圧縮特性の変化を低減することを目的としているものの、研磨加工時の経時的な圧縮特性の変化を低減するには十分とはいえない。このため、繰り返し荷重に対して弾性の低下（へたり）を招くと、加工面全体に略均一な荷重を負荷できなくなり、被研磨物の損傷や破損を招くこととなる。
【０００９】
本発明は上記事案に鑑み、低荷重でもクッション性を発揮し、長期にわたりクッション性を維持することができる研磨パッド用のクッションシート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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、研磨パッドにクッション性を付与するためのクッションシートにおいて、少なくとも２枚の湿式成膜された発泡構造の樹脂シートと、前記少なくとも２枚の樹脂シートを積層状に貼り合わせるための弾性接着層とを備え、前記クッションシートは、圧縮率が３０％以上であり、加圧および除圧を少なくとも２００回繰り返したときの圧縮弾性率の前記加圧および除圧前の圧縮弾性率に対する維持率が７０％以上であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のクッションシートでは、少なくとも２枚の湿式成膜された発泡構造の樹脂シートを弾性接着層を介して積層状に貼り合わせて構成したことで、３０％以上の圧縮率を有することから、低荷重でも変形しやすいクッション性を発揮することができ、７０％以上の圧縮弾性率の維持率を有することから、繰り返しの加圧および除圧に対してもクッション性を維持することができるので、研磨パッドに用いたときに、被研磨物にかかる研磨圧力を均等化し、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００１２】
この場合において、弾性接着層の厚さが０．５ｍｍ以下に調整されていてもよい。このとき、弾性接着層をウレタン系樹脂で形成することが好ましい。クッションシートの厚さを１．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲としてもよい。このとき、クッションシートの繰り返しの加圧および除圧前の圧縮弾性率を９０％以上とすることができる。少なくとも２枚の樹脂シートが当初同質かつ同一厚さで作製されていてもよい。クッションシートのＡ硬度を１０度〜４０度の範囲、かさ密度を０．２ｇ／ｃｍ３〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、少なくとも２枚の湿式成膜された発泡構造の樹脂シートを弾性接着層を介して積層状に貼り合わせて構成したことで、３０％以上の圧縮率を有することから、低荷重でも変形しやすくクッション性を発揮することができ、７０％以上の圧縮弾性率の維持率を有することから、繰り返しの加圧および除圧に対してもクッション性を維持することができるので、研磨パッドに用いたときに、被研磨物にかかる研磨圧力を均等化し、被研磨物の平坦性向上を図ることができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明を適用したクッションシートを備えた研磨パッドの実施の形態について説明する。
【００１５】
（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、被研磨物表面を研磨加工するための研磨面Ｐを有する研磨シート２と、研磨面Ｐと反対の面側に配されたクッション性を付与するためのクッションシート３とを備えている。研磨シート２は湿式成膜されており、クッションシート３は湿式成膜された２枚の樹脂シートとしてのポリウレタンシート３ａ、３ｂが弾性を有する接着層（弾性接着層）５を介して積層状に貼り合わされて構成されている。
【００１６】
研磨シート２は、ポリウレタン樹脂の湿式成膜でシート状に形成されており、内部に発泡４が略均等に分散した状態で形成されている。研磨シート２は湿式成膜時に形成されたスキン層がバフ処理またはスライス処理により除去されており、研磨面Ｐには発泡４が開孔した開孔９が形成されている。開孔９は開孔径が２０〜１００μｍの範囲に調整されている。発泡４は、研磨シート２の厚さ方向（図１の上下方向）に沿って丸みを帯びた断面三角状に形成されており、研磨面Ｐ側の孔径がクッションシート３側より小さく形成されている。すなわち、発泡４は研磨面Ｐ側で縮径されている。発泡４同士の間のポリウレタン樹脂中には、発泡４より小さい孔径の図示を省略した発泡が形成されている。研磨シート２は、発泡４および図示を省略した発泡が立体網目状に連通しており、連続発泡構造を有する連続発泡体である。
【００１７】
クッションシート３を構成するポリウレタンシート３ａ、３ｂは、いずれもポリウレタン樹脂を湿式成膜することでシート状に形成されている。ポリウレタンシート３ａは、研磨シート２側に図示しない緻密な微多孔が形成されたスキン層を有しており、スキン層より内側（ポリウレタンシート３ｂ側）にスキン層の微多孔より大きい孔径の発泡７が略均等に分散した状態で形成されている。発泡７は、ポリウレタンシート３ａの厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面三角状に形成されており、研磨シート２側の孔径がポリウレタンシート３ｂ側より小さく形成されている。発泡７同士の間のポリウレタン樹脂中には、スキン層に形成された微多孔より大きく発泡７より小さい孔径の不図示の発泡が形成されている。ポリウレタンシート３ａは、スキン層の微多孔、発泡７および不図示の発泡が立体網目状に連通しており、連続発泡構造を有する連続発泡体である。一方、ポリウレタンシート３ｂは、ポリウレタンシート３ａと同様に作製されたものである。すなわち、ポリウレタンシート３ｂは、内部に発泡７が形成された連続発泡構造を有する連続発泡体である。
【００１８】
クッションシート３は、ポリウレタンシート３ａのスキン層と反対側の面が、接着層５を介して、ポリウレタンシート３ｂのスキン層側の面と貼り合わされている。また、接着層５は、弾性を有する樹脂で形成されている。接着層５には、基材が含まれていない。このため、接着層５を介してポリウレタンシート３ａ、３ｂを貼り合わせても、クッションシート３の圧縮率や圧縮弾性率を阻害することはない。このクッションシート３では、ショアＡ硬度、圧縮率、圧縮弾性率およびかさ密度がそれぞれ設定されている。ショアＡ硬度、圧縮率、圧縮弾性率およびかさ密度は、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの湿式成膜に用いるポリウレタン樹脂や添加剤等を選定し連続発泡構造を調整することや接着層５の成分を選定することで所望の範囲に設定することができる。本例では、クッションシート３は、ショアＡ硬度が１０〜４０度の範囲、圧縮率が３０〜７５％の範囲、圧縮弾性率が９０％以上、かさ密度が０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲にそれぞれ設定されている。また、接着層５は、本例では、ウレタン系樹脂が用いられている。
【００１９】
研磨パッド１０では、ポリウレタンシート３ａのスキン層側表面と、研磨シート２の研磨面Ｐと反対側の面とが接着剤層６を介して貼り合わされている。本例では、クッションシート３の厚さｂに対する研磨シート２の厚さａの厚さ比ａ／ｂは、１／５〜１／３の範囲に設定されている。すなわち、クッションシート３の厚さｂが研磨シート２の厚さａの３〜５倍となる。また、研磨シート２およびポリウレタンシート３ａ、３ｂは、いずれも湿式成膜された同質のものであり、成膜当初ではいずれも同一の厚さに形成されている。研磨シート２では、スキン層が除去されているため、厚さが成膜当初より小さくなっている。換言すれば、研磨シート２の厚さａは、ポリウレタンシート３ａ、３ｂのいずれの厚さより小さくなっている。本例では、研磨シート２、３ａ、３ｂの厚さは、成膜当初０．２〜１．５ｍｍの範囲で形成されており、クッションシート３の厚さが１．０〜３．５ｍｍの範囲に調整されている。また、接着層５および接着剤層６の厚さがいずれも０．５ｍｍ以下に調整されている。更に、本例では、研磨パッド１０は、研磨シート２とクッションシート３とが貼り合わされた状態において、研磨面Ｐでの硬度がショアＡ硬度１０〜４０度の範囲に調整されている。
【００２０】
ポリウレタンシート３ａ、３ｂが接着層５を介して貼り合わされたクッションシート３では、圧力をかけ（荷重を加え）て圧縮した後、圧力を除く（除圧する）操作を繰り返したときに、少なくとも２００回繰り返し後の圧縮弾性率の当初の圧縮弾性率に対する維持率が７０％以上の特性を有している。すなわち、クッションシート３は、圧縮弾性率が当初９０％以上であるのに対して、少なくとも２００回の加圧、除圧を繰り返しても６３％以上の圧縮弾性率を有している。このような特性を有するクッションシート３は、例えば、湿式成膜時のポリウレタン樹脂を選択し、発泡構造や密度を調整することにより得ることができる。発泡構造としては、隣り合う発泡７同士を連通する割合が小さく、発泡７同士の間がポリウレタン樹脂で離間していることが好ましい。また、かさ密度としては上述した範囲が好ましく、かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ３を下回る場合は、加圧、除圧の繰り返しにより発泡が押し潰されるため、クッション性を得ることができなくなる。好適な発泡構造を得る方法としては、例えば、数平均分子量が１００００以上のポリウレタン樹脂を使用する方法、添加剤として数平均分子量が５００００以上の高重合度のポリウレタン樹脂を０〜２０重量％の範囲で添加する方法、等を挙げることができる。
【００２１】
また、研磨パッド１０は、クッションシート３の研磨シート２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が貼り合わされている。両面テープは、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８を有しており、基材８の両面にアクリル系接着剤等の感圧型接着剤層（不図示）がそれぞれ形成されている。両面テープは、基材８の一面側の接着剤層でクッションシート３（ポリウレタンシート３ｂのポリウレタンシート３ａと反対側の面）に貼り合わされており、他面側（クッションシート３と反対側）の接着剤層が図示を省略した剥離紙で覆われている。この両面テープの基材８は、研磨パッド１０の基材を兼ねている。
【００２２】
（研磨パッドの製造）
研磨パッド１０は、湿式成膜でそれぞれ作製した２枚のポリウレタンシート３ａ、３ｂを貼り合わせることでクッションシート３を形成し、同様に作製した研磨シート２とクッションシート３とを貼り合わせることで製造される。湿式成膜では、ポリウレタン樹脂溶液を準備する準備工程、成膜基材にポリウレタン樹脂溶液を塗布し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、シート状のポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄乾燥工程を経て研磨シート２およびポリウレタンシート３ａ、３ｂが作製される。以下、研磨シート２の作製、クッションシート３の形成、研磨シート２とクッションシート３との貼り合わせの順に説明する。
【００２３】
研磨シート２の作製では、準備工程で、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。ポリウレタン樹脂は、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、ポリウレタン樹脂が３０％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡４の大きさや量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡を促進させる親水性活性剤、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。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。
【００２４】
凝固再生工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液が常温下でナイフコータ等により帯状の成膜基材に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータ等と成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液の塗布厚さ（塗布量）が調整される。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。以下、本例では、成膜基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。
【００２５】
ポリウレタン樹脂溶液が塗布された成膜基材が、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に浸漬される。凝固液中では、まず、塗布されたポリウレタン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シート状に凝固再生する。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発泡４および図示を省略した発泡が形成され、発泡４および図示を省略した発泡が立体網目状に連通する。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、ポリ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発泡４が形成される。すなわち、シート状に凝固再生したポリウレタン樹脂では、上部にスキン層が形成されており、発泡４の大きさが下部側ほど大きく形成されている（図１参照）。
【００２６】
洗浄乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）が成膜基材から剥離され、水等の洗浄液中で洗浄されて成膜樹脂中に残留するＤＭＦが除去される。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、スキン層側にバフ処理またはスライス処理を施すことでスキン層が除去され、開孔９が形成される。このとき、開孔９の開孔径が２０〜１００μｍの範囲となるように、バフ処理またはスライス処理で除去される量が調整される。得られた研磨シート２はロール状に巻き取られる。
【００２７】
次に、クッションシート３の形成について説明する。ポリウレタンシート３ａ、３ｂは、上述した研磨シート２と同様の湿式成膜で作製される。本例では、用いるポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂溶液の組成、凝固再生時の条件等を研磨シート２の作製と同じに設定した。
【００２８】
ポリウレタンシート３ａ、３ｂでは、ポリウレタン樹脂が凝固再生することにより、それぞれスキン層が各シートの上部に形成される。スキン層より内側にはスキン層の微多孔より大きい孔径の発泡７および不図示の発泡が略均等に形成され、スキン層の微多孔、発泡７および不図示の発泡が立体網目状に連通する。ポリウレタンシート３ａのスキン層と反対側の面に、ポリウレタンシート３ｂのスキン層側の面が弾性を有する接着層５を介して貼り合わされ、クッションシート３が形成される。すなわち、ポリウレタンシート３ａ、３ｂは、上下方向が同じ配置となるように貼り合わされる。本例では、接着層５の成分としては、ＤＭＦに少量のポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液が用いられる。この樹脂溶液は、ポリウレタンシート３ａ、３ｂと同質のため、強固な接着力を得ることができ、弾性を有しており、クッションシート３のクッション性を阻害しないことから、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの貼り合わせに好適に使用することができる。このポリウレタン樹脂には、ポリウレタンシート３ａ、３ｂと同じポリウレタン樹脂が使用される。ポリウレタン樹脂の溶解量は、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの接合が可能であればよく、例えば、１〜５％程度でよい。また、樹脂溶液の塗布量を、溶媒のＤＭＦの揮発後に形成される接着層５の厚さが０．５ｍｍ以下となるように調整する。ポリウレタンシート３ａ、３ｂを、接合溶液を介して接触させ加圧しながら加熱する。ＤＭＦを揮発させることでポリウレタンシート３ａ、３ｂがポリウレタン樹脂を介して接合される。なお、接着層５としては、樹脂溶液に限られるものではなく、弾性を有した樹脂製で、クッションシート３のクッション性を阻害しない接着剤、例えばウレタン系接着剤等の感圧型接着剤などを使用することができる。また、接着剤が基材に塗布された接着テープ等では、基材がクッションシート３のクッション性を阻害するため好ましくない。
【００２９】
湿式成膜された研磨シート２と、湿式成膜されたポリウレタンシート３ａ、３ｂを貼り合わせて構成されたクッションシート３とが接着剤層６を介して貼り合わされる。接着剤層６の接着剤としては、アクリル系接着剤等の感圧型接着剤が用いられる。このとき、クッションシート３を形成するポリウレタンシート３ａのスキン層側の面が、研磨シート２の研磨面Ｐと反対側の面と貼り合わされる。また、接着剤層６の厚さが０．５ｍｍ以下となるように接着剤の塗布量が調整される。その後、クッションシート３の研磨シート２と反対側の面に基材８を有する両面テープが貼り合わされる。そして、円形や角形等の所望の形状に裁断した後、汚れや異物等の付着が無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。
【００３０】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨パッド１０の作用等についてクッションシート３を中心に説明する。
【００３１】
従来湿式成膜された研磨シートを有する研磨パッドには、例えば、クッションシートを有していない研磨パッドや、クッション性が不十分な研磨パッド、湿式成膜で厚さを大きくしたポリウレタンシートをクッションシートとする研磨パッドがある。クッションシートを有していない研磨パッドとしては、例えば、ＰＥＴ製などの剛性基材上に湿式凝固法により研磨シートを形成した研磨パッドを挙げることができる。また、クッション性が不十分な研磨パッドとしては、ポリエステル系の不織布にポリウレタン樹脂を含浸させた高剛性のクッションシート上に湿式凝固法により研磨シートを形成した研磨パッドを挙げることができる。
【００３２】
これらのクッション性を有していない、または、クッション性が不十分な研磨パッドを研磨加工に使用した場合、被研磨物のうねり（被研磨物の平坦性を評価するための測定項目の一つであり、光学式非接触表面粗さ計で測定されるものである。）に追従することができず、また、被研磨物で沈み込むように研磨パッドが変形することができないため、被研磨物の加工面全体を略均一に平坦化することが難しい。また、研磨加工により研磨シートが磨耗していくにつれ、研磨シートの圧縮性が消失し、高剛性の基材やクッションシートの影響が大きくなるため、研磨パッド全体の剛性が増すことから、スクラッチの発生率が高くなり、被研磨物の平坦性を低下させることとなる。更に、研磨加工により、研磨シートの発泡が押しつぶされた部分に高剛性の基材やクッションシートが沈み込むため、研磨パッド表面（研磨面）、ひいては、被研磨物に研磨ヘッド（研磨機の定盤）から受ける研磨圧力が略均等に負荷されず、研磨ムラが発生する。
【００３３】
また、図３（Ａ）に示すように、湿式成膜で厚さを大きくしたクッションシート２３では、内部に粗大発泡２７が形成されているため、図３（Ｂ）に示すように研磨加工時にかかる圧力（外力）により発泡形状が歪みを生じやすくなる。このため、上述したクッションシート３に代えてクッションシート２３を用いた研磨パッドでは、クッションシート２３の変形自由度（変形量）が大きくなり、研磨面Ｐを有する研磨シート２を有効に支持することができなくなる。また、厚さを大きくしたことにより湿式成膜時に凝固再生が不十分となる可能性がある。このため、研磨パッドの品質安定性を確保することができず、製品ロット間のバラツキが大きくなってしまう。これを解決するためには、発泡形成の時間（凝固再生時間）を長くしたり、製造工程を増やしたりすることが必要となり、生産性を低下させることとなる。更に、これら従来の研磨パッドでは、加圧および除圧を繰り返したときに、圧縮弾性率が低下する、すなわち、へたりが生じるため、研磨加工の繰り返しに伴い、被研磨物に対する押圧力が均等化されなくなり、被研磨物の平坦性を損なうこととなる。従って、薄化ないし脆化した被研磨物では、低荷重での研磨加工において十分な研磨性能を得ることが難しくなる。本実施形態は、これらの問題を解決することができるクッションシートを備えた研磨パッドである。
【００３４】
本実施形態のクッションシート３では、ショアＡ硬度が１０〜４０度の範囲、圧縮率が３０〜７５％の範囲、圧縮弾性率が９０％以上、かさ密度が０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３の物性値を示す。高圧縮率および高圧縮弾性率を示すので、研磨加工時に研磨圧力を小さくしてもクッションシート３のクッション性を十分に発揮させることができる。また、加圧した後除圧する操作を少なくとも２００回繰り返したときの圧縮弾性率の維持率が７０％以上となる特性を有している。このため、加圧、除圧を繰り返してもクッションシート３のクッション性が長期にわたり維持される。
【００３５】
ここで、クッションシート３の各物性値と研磨性能との関係について説明する。ショアＡ硬度が１０度未満の場合、または、圧縮率が７５％を超える場合は、研磨加工時に研磨パッド１０の沈み込みが大きくなりすぎるため、被研磨物の平坦性を得ることが難しくなる。また、ショアＡ硬度が４０度を超える場合、圧縮弾性率が９０％未満、または、圧縮率が３０％未満の場合は、クッション性が不足するため、被研磨物にスクラッチの発生や破損等を生じる可能性がある。とりわけ、圧縮率が３０％未満では、研磨圧力を小さくしたときに、変形せず、被研磨物全体に均一な荷重をかけることができなくなり、反対に、圧縮率が大きすぎると要求される被研磨物の平坦化精度が得られなくなる。このため、圧縮率を３０〜７５％の範囲とすることが好ましい。また、圧縮弾性率が９０％未満では、弾性の低下（へたり）により要求される被研磨物の平坦化精度が得られなくなる。加圧および除圧を繰り返した後の圧縮弾性率が６３％未満では、連続的な加圧に弱く、永久歪みが発生しやすくなり、クッションシートの劣化が速くなる。このため、加圧および除圧を繰り返したときの圧縮弾性率の維持率を７０％以上とすることが好ましい。また、かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ３に満たないと、圧縮弾性率が低下してしまい、反対に０．６ｇ／ｃｍ３を超えると硬くなりすぎてクッション性が不足してしまう。このため、かさ密度は０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲とすることが好ましい。
【００３６】
また、本実施形態のクッションシート３では、図２（Ａ）に示すように、ポリウレタンシート３ａ、３ｂで形成され、ポリウレタンシート３ａ、３ｂがそれぞれ内部に発泡７が形成された連続発泡構造を有している。１枚のポリウレタンシートの厚さを大きくすると、湿式成膜時の凝固再生が不十分となるが、２枚のポリウレタンシート３ａ、３ｂを貼り合わせてクッションシート３の厚さを大きくするため、品質を安定化させ、製品ロット間のバラツキを小さくすることができる。また、ポリウレタンシート３ａ、３ｂのそれぞれで厚さを大きくすることを要しないため、発泡形成（凝固再生）に要する時間の短縮を図ることができ、生産性を向上させることができる。更に、クッションシート３は、研磨加工時にかかる研磨圧力で変形するが、図２（Ｂ）に示すように、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの各層で研磨圧力が分散され、クッションシート３の全体として変形量を小さく抑えることができる。これにより、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの圧縮・回復による弾性疲労を低減させることができ、クッションシート３の寿命を向上させることができる。
【００３７】
更に、本実施形態のクッションシート３では、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの厚さがいずれも０．２〜１．５ｍｍの範囲、接着層５の厚さが０．５ｍｍ以下に調整されており、クッションシート３全体の厚さが１．０〜３．５ｍｍの範囲に調整されている。このため、研磨パッド１０では、クッションシート３がクッション性を有効に発揮することができ、研磨機の駆動に起因する振動や研磨パッドが装着される定盤表面の粗さもカバーすることができる。クッションシート３のクッション性を有効に発揮させることを考慮すれば、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの厚さをそれぞれ０．５〜１．５ｍｍの範囲とすることが好ましく、０．７〜１．５ｍｍの範囲とすることがより好ましい。
【００３８】
また更に、本実施形態のクッションシート３では、ポリウレタンシート３ａ、３ｂが弾性を有するウレタン系樹脂の接着層５で貼り合わされている。接着層５が基材等を有しておらず、弾性を有しているので、貼り合わせたことによるクッション性の低下を抑えることができ、かつ、ポリウレタンシート３ａ、３ｂの圧縮・回復による弾性疲労を低減させることができる。従って、クッションシート３に上述したクッション性を発揮させることができる。更に、通常、湿式成膜で得られるポリウレタンシートでは厚さバラツキが生じるが、クッションシート３ではポリウレタンシート３ａ、３ｂを貼り合わせたため、湿式成膜時に生じた厚さバラツキが緩衝される。このため、研磨パッド１０自体の平坦性を向上させ、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００３９】
更にまた、本実施形態の研磨パッド１０では、上述したようにクッションシート３がクッション性を発揮し、長期にわたりクッション性が維持される。このため、薄化ないし脆化した被研磨物に対する低圧研磨加工において研磨面Ｐが被研磨物の表面に追従することができる。これにより、被研磨物に対する押圧力が均等化されるので、低圧研磨加工でも長期にわたり被研磨物の平坦性向上を図ることができる。また、研磨パッド１０では、クッションシート３がクッション性を発揮し、研磨加工による経時的な物性変化が抑制され、寿命を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態の研磨パッド１０は、研磨シート２とクッションシート３とが貼り合わされた状態において、研磨面Ｐでの硬度がショアＡ硬度１０〜４０度のため、スクラッチの要因となる研磨屑などの異物が研磨面Ｐ側で吸収されることから、スクラッチを抑制することができる。更に、研磨シート２では、湿式成膜による連続発泡構造を有するため、適度な弾力性が付与され、研磨レートを高め生産性を向上させることができる。
【００４１】
更に、本実施形態の研磨パッド１０では、研磨面Ｐに開孔径が２０〜１００μｍの範囲の開孔９が形成されている。開孔径が２０μｍ未満ではスラリの保持能力が不十分となり研磨性能が低下してしまい、開孔径が１００μｍを超えると研磨面Ｐの凹凸が大きくなり被研磨物を高度に平坦化することができなくなる。開孔径を２０〜１００μｍの範囲とすることで、スラリ保持性能と、研磨面Ｐの平坦性とが確保されるので、研磨性能を向上させ、被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、クッションシート３をポリウレタンシート３ａ、３ｂで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い。例えば、ポリウレタンに代えてポリエチレンやポリエステル等を用いてもよく、湿式成膜で連続発泡構造が形成されるようにすればよい。また、本実施形態では、研磨シート２およびポリウレタンシート３ａ、３ｂにいずれも湿式成膜された同質のシートを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリウレタン樹脂の組成や発泡４、７の大きさ等が異なるようにしてもよい。更に、湿式成膜された研磨シート２に代えて反応硬化により形成されたプラスチックシートを用いることも可能である。このようなプラスチックシートとしては、例えば、イソシアネート基含有化合物と、ポリアミン化合物やポリオール化合物等の鎖伸長剤とを型枠内で反応硬化させたポリウレタン成形体にスライス処理や表面研削処理を施すことで得られたポリウレタンシートを挙げることができる。このようなポリウレタンシートの場合は、水や球状微粒子等により（独立）発泡構造とすることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、クッションシート３を２枚のポリウレタンシート３ａ、３ｂで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い。クッションシート３が３枚以上のポリウレタンシートで形成されていてもよく、例えば、４枚を貼り合わせるようにしてもよい。複数のポリウレタンシートを貼り合わせることを考慮すれば、２〜４枚のポリウレタンシートで形成することが作業効率の点で好ましい。とりわけ、定盤の平坦性などの研磨機の精度が不足している場合は、３〜４枚のポリウレタンシートを積層することでクッション性が有効に発揮されることから、被研磨物に対する研磨精度を上げることができる。一方、５枚以上のポリウレタンシートを積層する、または、クッションシート３の厚さが４ｍｍを超える場合は、厚さが大きすぎるため、研磨加工時の研磨機による揺動運動で、研磨底部（定盤に対する接着面）と研磨面Ｐとのずれ（せん断ひずみ）が大きくなる。この変形（ずれ）の回復にも時間がかかるため被研磨物に一貫して略均一な研磨圧力を負荷することができなくなり、研磨ムラを招くこととなる。クッションシート３の厚さを１．０ｍｍ以下とし５枚のポリウレタンシートを積層した場合は、接着剤の影響が大きく出てしまい、圧縮率や柔軟性が損なわれ、クッション性が低下することとなる。従って、クッションシート３の厚さを１．０〜３．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００４４】
更に、本実施形態では、クッションシート３を形成するポリウレタンシート３ａ、３ｂがスキン層を有する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリウレタンシート３ａ、３ｂ共にスキン層を除去してもよく、ポリウレタンシート３ａ、３ｂのいずれか一方のみのスキン層を除去してもよい。また、本実施形態では、ポリウレタンシート３ａのスキン層と反対側の面がポリウレタンシート３ｂのスキン層の面と貼り合わされる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリウレタンシート３ａのスキン層側の面がポリウレタンシート３ｂのスキン層側の面と貼り合わされてもよく、ポリウレタンシート３ａのスキン層側の面がポリウレタンシート３ｂのスキン層と反対側の面と貼り合わされてもよい。
【００４５】
また更に、本実施形態では、クッションシート３が、ショアＡ硬度１０〜４０度の範囲、圧縮率３０〜７５％の範囲、圧縮弾性率９０％以上、かさ密度０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲にそれぞれ設定される例を示した。クッションシート３のクッション性を向上させ、研磨シート２を確実に支持することを考慮すれば、ショアＡ硬度を１５〜３０度の範囲、圧縮率を３０〜６０％の範囲、圧縮弾性率を９５％以上、かさ密度を０．２〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲、にそれぞれ設定することが好ましい。
【００４６】
更にまた、本実施形態では、クッションシート３の研磨シート２と反対側の面に両面テープを貼り合わせ、両面テープの基材８が研磨パッド１０の基材を兼ねる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基材８を用いることなく接着剤のみをクッションシート３の研磨シート２と反対側の面に配しておくことで、研磨機の定盤への装着を行うことができる。また、両面テープの基材８に代えて別の基材を貼り合わせるようにしてもよい。研磨シート２やクッションシート３が柔軟性を有していることを考慮すれば、研磨パッド１０の搬送時や定盤への装着時の取扱いを容易にするため、基材を有していることが好ましい。
【００４７】
また、本実施形態では、クッションシート３の厚さｂが研磨シート２の厚さａの３〜５倍の範囲に調整されている例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。クッションシート３の厚さが研磨シート２に対し十分に大きくなると、研磨パッド１０が被研磨物に追従しやすくなり、うねりを改善することができる。更に、被研磨物にかかる圧力が均等化（過剰負荷が緩和）されるので、過研磨を抑制することができる。また、クッションシート３のクッション性向上により、被研磨物に対する研磨負荷をコントロールしやすくなり、低圧研磨加工における低荷重の負荷でもクッションシート３が圧縮・回復を示すのでスクラッチを抑制することができる。クッションシート３の厚さｂが研磨シート２の厚さａの３倍より薄くなる場合は、クッションシート３の厚さが不足するため、被研磨物にかかる圧力が均等化されなくなる。このため、過研磨が生じ、被研磨物の平坦性が損なわれてしまう。クッションシート３の厚さｂが研磨シート２の厚さａの５倍より厚くなる場合は、研磨応力は集中しないものの、被研磨物を有効に研磨加工する研磨圧力のコントロールが難しく、研磨ムラが生じやすくなる。従って、クッションシート３の厚さｂが研磨シート２の厚さａの３〜５倍の範囲に調整されていることが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、本実施形態に従い製造したクッションシート３を用いた研磨パッド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。
【００４９】
（実施例１）
実施例１では、研磨シート２およびクッションシート３を形成するポリウレタンシート３ａ、３ｂの作製にポリエステル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、湿式成膜によりスウェード調のポリウレタンシートを作製した。得られたポリウレタンシートから研磨シート２およびポリウレタンシート３ａ、３ｂを切り出し、ポリウレタンシート３ａのスキン層と反対側の面をポリウレタンシート３ｂのスキン層側の面と貼り合わせてクッションシート３を準備した。研磨シート２は研磨面Ｐに開孔９を形成させるため、スキン層側をバフ処理により開孔９の開孔径が５０μｍ程度となるように、除去した。研磨シート２とクッションシート３とを貼り合せた後、クッションシート３の研磨シート２と反対側の面にＰＥＴ製の基材８を有する両面テープを貼り付け研磨パッド１０を製造した。
【００５０】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同様に湿式成膜した１枚のポリウレタンシートをＰＥＴ製の基材と貼り合わせた研磨パッドを準備した。すなわち、比較例１の研磨パッドは、クッションシートを有していない従来の湿式成膜された研磨パッドである。
【００５１】
（比較例２）
比較例２では、クッションシート３を形成するポリウレタンシート３ａ、３ｂをＰＥＴ製の基材を有する両面テープで接着した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを製造した。
【００５２】
（評価１）
各実施例および比較例の研磨パッドと、クッションシートとについて、厚さ、かさ密度、圧縮率、圧縮弾性率、硬度をそれぞれ測定した。厚さの測定では、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１ｍｍ）を使用し荷重１００ｇ／ｃｍ２をかけて測定した。硬度の測定では、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３）に従い、バネを介して試験片表面へ押し付けられた押針の押し込み深さからショアＡ硬度を求めた。かさ密度の測定では、所定サイズの大きさに切り出した試料の重量を測定し、サイズから求めた体積と測定した重量から算出した。圧縮率および圧縮弾性率は、日本工業規格（ＪＩＳ  L  １０２１）に従い、ショッパー型厚さ測定器（加圧面：直径１ｃｍの円形）を使用して求めた。具体的には、無荷重状態から初荷重を３０秒間かけた後の厚さｔ０を測定し、次に、厚さｔ０の状態から最終圧力を３０秒間かけた後の厚さｔ１を測定した。厚さｔ１の状態から全ての荷重を除き、５分間放置（無荷重状態とした）後、再び初荷重を３０秒間かけた後の厚さｔ０’を測定した。圧縮率は、圧縮率（％）＝１００×（ｔ０−ｔ１）／ｔ０の式で算出し、圧縮弾性率は、圧縮弾性率（％）＝１００×（ｔ０’−ｔ１）／（ｔ０−ｔ１）の式で算出した。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ２、最終圧力は１１２０ｇ／ｃｍ２であった。厚さ、かさ密度、圧縮率、圧縮弾性率、硬度の各測定結果を下表１に示す。なお、研磨パッドにおける物性値は研磨シートまたはクッションシート上面から両面テープの離型紙までの測定値を示している。表１中の密度はかさ密度を示している。
【００５３】
【表１】
2010082703.tif 000003
【００５４】
表１に示すように、ポリウレタンシート３ａ、３ｂを基材を有する両面テープで貼り合わせた比較例２のクッションシートでは、厚さが２．３６ｍｍを示した。これに対して、ポリウレタンシート３ａ、３ｂを基材のない接着層５で貼り合わせた実施例１のクッションシート３では、厚さが２．１７ｍｍとなり、基材の分で比較例２より小さくなった。また、比較例２のクッションシートでは、基材を有するため、実施例１のクッションシート３と比べて、硬度が高くなり、圧縮率が小さくなった。一方、クッションシートを有していない比較例１の研磨パッドでは、硬度が４５．０度、密度が０．３８ｇ／ｃｍ３、圧縮率が３８．６％、圧縮弾性率が８７．４％をそれぞれ示した。また、比較例２では、研磨パッドの硬度が３９．５度、密度が０．３４ｇ／ｃｍ３、圧縮率が２９．５％、圧縮弾性率が９１．３％をそれぞれ示し、クッションシートの硬度が４３．５度、密度が０．３９ｇ／ｃｍ３、圧縮率が２４．３％、圧縮弾性率が９３．８％をそれぞれ示した。これに対して、実施例１では、研磨パッド１０の硬度が１５．５度、密度が０．２５ｇ／ｃｍ３、圧縮率が４６．３％、圧縮弾性率が９６．５％をそれぞれ示し、クッションシート３の硬度が１９．０度、密度が０．３０ｇ／ｃｍ３、圧縮率が４０．７％、圧縮弾性率が９７．６％をそれぞれ示した。これらの結果から、基材を有していない粘着層５を介してポリウレタンシート３ａ、３ｂを貼り合わせて構成したクッションシート３を用いることで、研磨パッド全体としてクッション性を向上させることができることが判った。
【００５５】
（評価２）
また、各実施例および比較例のクッションシートを用い、クッションシートの寿命を評価した。ここでは、上述した評価１での圧縮弾性率の測定条件に対して、荷重を大きくし、時間を短くすることで、加圧−除圧を繰り返したときにクッションシートにかかる負荷を大きくした加速試験で評価した。すなわち、それぞれのクッションシート表面を直径１ｃｍの平面圧子にて１ｍｍ／分の速度で５００ｇｆ／ｃｍ２の荷重を負荷して２５秒間圧縮し、その後荷重を除いて２５秒間放置するという加圧−除圧サイクル試験を３５０回繰り返し、圧縮弾性率を測定した。このサイクル試験で用いた荷重は従来の研磨圧力（１００ｇ／ｃｍ２程度）より大きくしたものであり、耐久性を比較するために過酷な条件を採用したものである。
【００５６】
図４に示すように、比較例１、２のクッションシートと比べ、実施例１のクッションシートは（少なくとも２００回を満たす）３５０回のサイクル試験後においても、７０％以上の圧縮弾性率を維持しており、製品寿命の延長が明らかであることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は低荷重でもクッション性を発揮し、長期にわたりクッション性を維持することができる研磨パッド用のクッションシートを提供するため、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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を適用したクッションシートを備え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を構成するクッションシートを模式的に示す断面図であり、（Ａ）は研磨加工前の圧力がかかっていない状態、（Ｂ）は研磨加工時の圧力で変形した状態をそれぞれ示す。
【図３】粗大発泡が形成されたクッションシートを模式的に示す断面図であり、（Ａ）は研磨加工前の圧力がかかっていない状態、（Ｂ）は研磨加工時の圧力で変形した状態をそれぞれ示す。
【図４】各実施例、比較例のクッションシートについて、加圧−除圧サイクル試験を実施したときのサイクル回数に対する圧縮弾性率の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
３  クッションシート
３ａ  ポリウレタンシート（樹脂シート）
３ｂ  ポリウレタンシート（樹脂シート）
５  接着層（弾性接着層）
１０  研磨パッド
【図１】
2010082703.tif 000004
【図２】
2010082703.tif 000005
【図３】
2010082703.tif 000006
【図４】
2010082703.tif 000007