(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体とを含有し、
前記高分子弾性体の一部が前記繊維束の内部に存在して、前記極細単繊維を集束しており、
少なくとも一表面に、６００本／ｍｍ２以上の前記極細単繊維が存在し、
５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％であり、
５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１００〜８００ＭＰａであることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における損失弾性率［Ｅ’’（５０℃、ｗｅｔ）］が１３〜１３０ＭＰａである請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の範囲である請求項１または２のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記極細単繊維がポリエステル系繊維を含有し、前記高分子弾性体がポリウレタン系高分子弾性体を含有し、見かけ密度が０．７ｇ／ｃｍ３以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記繊維束の平均繊維長が１００ｍｍ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記繊維絡合体が、空隙を除いた部分の体積割合が３５％以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項７】
連通孔構造を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法であって、
水溶性熱可塑性樹脂５〜５０質量％と非水溶性熱可塑性樹脂９５〜５０質量％とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、
前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、
前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、
前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、
前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項１０】
前記湿熱収縮処理工程と繊維絡合体形成工程との間に、湿熱収縮されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより繊維束を結着させる繊維束結着工程をさらに備える請求項９に記載の研磨パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッド、詳しくは、シリコンウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク、ガラス基板、光学製品、または、各種金属等を研磨するための研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高集積化及び多層配線化に伴い、集積回路が形成される半導体ウエハには、高精度の平坦性が求められている。
【０００３】
半導体ウエハを研磨するための研磨法としては、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）が知られている。ＣＭＰは、被研磨基材表面を、砥粒のスラリーを滴下しながら研磨パッドにより研磨する方法である。
【０００４】
下記特許文献１〜４は、ＣＭＰに用いられる研磨パッドとして、２液硬化型ポリウレタンを発泡成形することによって製造される、独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドを開示する。このような研磨パッドは、後述する不織布タイプの研磨パッドに比べて剛性が高いことから、高精度の平坦性が要求される半導体ウエハの研磨などに好ましく用いられている。
【０００５】
独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドは、例えば、２液硬化型ポリウレタンを注型発泡成形することにより製造される。このような研磨パッドは比較的高い剛性を有するために、研磨時に、被研磨基材の凸部に対して選択的に荷重が掛かりやすくなり、その結果、研磨レート（研磨速度）が比較的高くなる。しかしながら、凝集した砥粒が研磨面に存在する場合には、凝集した砥粒に対しても荷重が選択的に掛かるために、研磨面に傷（スクラッチ）が付きやすくなる。特に、非特許文献１に記載されているように、スクラッチが付き易い銅配線を有する基材や、界面の接着性が弱い低誘電率材料を研磨する場合には、傷や界面剥離が特に発生しやすくなる。また、注型発泡成形においては、高分子弾性体を均質に発泡させることが難しいために、被研磨基材の平坦性や、研磨時の研磨レートがばらつきやすい。さらに、独立孔を有する研磨パッドにおいては、独立孔に由来する空隙に砥粒や研磨屑が目詰まりすることにより、研磨が進行するにつれて、研磨レートが低下する。
【０００６】
一方、別のタイプの研磨パッドとして、特許文献５〜１４は、ポリウレタン樹脂を不織布に含浸させ、湿式凝固させることにより得られる不織布タイプの研磨パッドを開示する。不織布タイプの研磨パッドは柔軟性に優れている。そのために、被研磨基材の研磨面に凝集した砥粒が存在する場合には、研磨パッドが変形することにより、凝集した砥粒に荷重が選択的に掛かることを抑制する。しかしながら、不織布タイプの研磨パッドは、柔軟であるために、研磨レートが低い。また、研磨パッドが被研磨基材の表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能（被研磨基材を平坦にする特性）が得られない。
【０００７】
このような不織布タイプの研磨パッドにおいて、近年、より高い平坦化性能を得ること等を目的とする、極細単繊維の繊維束から形成される不織布を用いて得られる不織布タイプの研磨パッドが知られている（例えば、下記特許文献１５〜１８）。具体的には、例えば、特許文献１５には、平均繊度が０．０００１〜０．０１ｄｔｅｘのポリエステル極細繊維束が絡合してなる不織布と、その不織布内部空間に存在するポリウレタンを主成分とした高分子弾性体とから構成されるシート状物からなる研磨パッドが記載されている。このような研磨パッドによれば、従来よりも高精度な研磨加工が実現されることが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１５〜１８に記載されたような研磨パッドにおいては、繊度の小さい短繊維の極細単繊維の繊維束をニードルパンチ処理することにより得られる不織布を用いているために、見掛け密度が低く、空隙率も高かった。そのために、柔らかく剛性が低い研磨パッドしか得られず、そのために、表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能が充分に得られなかった。
【特許文献１】特開２０００−１７８３７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８０３４号公報
【特許文献３】特開２００１−８９５４８号公報
【特許文献４】特開平１１−３２２８７８号公報
【特許文献５】特開２００２−９０２６号公報
【特許文献６】特開平１１−９９４７９号公報
【特許文献７】特開２００５−２１２０５５号公報
【特許文献８】特開平３−２３４４７５号公報
【特許文献９】特開平１０−１２８６７４号公報
【特許文献１０】特開２００４−３１１７３１号公報
【特許文献１１】特開平１０−２２５８６４号公報
【特許文献１２】特表２００５−５１８２８６号公報
【特許文献１３】特開２００３−２０１６７６号公報
【特許文献１４】特開２００５−３３４９９７号公報
【特許文献１５】特開２００７−５４９１０号公報
【特許文献１６】特開２００３−１７０３４７号公報
【特許文献１７】特開２００４−１３０３９５号公報
【特許文献１８】特開２００２−１７２５５５号公報
【非特許文献１】柏木正弘ら、「ＣＭＰのサイエンス」、株式会社サイエンスフォーラム、1997年8月20日、p.113〜119
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦性が得られる研磨を、研磨レートを長時間低下させずに行うことができる研磨パッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
極細単繊維は非常に柔らかいために、従来から知られた、極細繊維からなる不織布に高分子弾性体を含浸させることにより得られるような研磨パッドは、剛性が低かった。本発明者らは、繊維の曲げ弾性が繊維直径の４乗に比例することに着目した。そして、研磨パッド内部においては、繊維束を構成する極細単繊維を集束させて一本の太い繊維のような状態で存在させる一方、研磨パッドの表面においては、極細単繊維の繊維密度を高め、且つ、研磨時の条件下において、所定の吸水率を維持するようにすることにより、砥粒スラリーの保持率が高くなり、高い研磨レートが維持できると考え、本発明に想到するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の研磨パッドは、平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体とを含有し、前記高分子弾性体の一部が前記繊維束の内部に存在して、前記極細単繊維を集束しており、少なくとも一表面に、６００本／ｍｍ２以上の前記極細単繊維が存在し、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％であり、５０℃の温水で飽和膨潤したときの２３℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１００〜８００ＭＰａであること、を特徴とする。
【００１２】
本発明の研磨パッドは、高い繊維密度を有する極細単繊維からなる繊維束から形成された繊維絡合体を含有し、その繊維束内部においては、極細単繊維が高分子弾性体により集束されている。このように集束された極細単繊維からなる繊維束は、あたかも１本の太い繊維のような剛性を発現する。そして、５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率を１００〜８００ＭＰａの範囲に調整することにより、研磨の際の湿潤環境下において、摩擦熱が発生することによって研磨パッドの温度が上がった場合においても、剛性が低下しにくくなる。これにより、長時間研磨する場合においても、高い研磨レートと高い平坦化性能を維持することができる。また、極細単繊維の繊維密度を高めて研磨パッドの表面に極細単繊維を高い繊維密度で存在させ、且つ、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率を５〜４５質量％にすることにより、研磨パッド表面における砥粒スラリーの保持性がさらに高くなり、また、空隙が目詰まりすることによる研磨レートの低下が抑制される。また、表面に存在する高密度の極細単繊維により研磨パッド表面がソフトになるために、凝集した砥粒に選択的に荷重が掛かりにくくなり、スクラッチの発生が抑制される。
【００１３】
本発明の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における損失弾性率［Ｅ’’（５０℃、ｗｅｔ）］が１３〜１３０ＭＰａであることが好ましい。このような場合には、研磨パッドが研磨中に塑性変形（永久変形）して形状が変化して、研磨レートが経時的に低下することを抑制できる。
【００１４】
また、研磨パッドの空隙を除いた部分の体積割合（以下、研磨パッド充填率ともいう）が５５〜９５％の範囲である場合には、剛性を低下させずに、高い砥粒スラリーの保持性を維持することができる点から好ましい。
【００１５】
また、前記極細単繊維がポリエステル系繊維を含有し、前記高分子弾性体がポリウレタン系高分子弾性体を含有し、見かけ密度が０．７ｇ／ｃｍ３以上である場合には、より高い研磨レートと高い平坦化性能が得られる研磨が実現できる点から好ましい。
【００１６】
また、断面積が４０μｍ２以上である繊維束を含有することが、研磨パッドの剛性を充分に維持することができる点から好ましい。
【００１７】
また、前記繊維束の平均繊維長が１００ｍｍ以上である場合には、極細単繊維の密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性をさらに高めることができる点、及び、極細単繊維が抜けることによるスクラッチの発生を抑制できる点から好ましい。
【００１８】
また、前記繊維絡合体が、空隙を除いた部分の体積割合（以下、繊維絡合体充填率ともいう）が３５％以上のものであることが、研磨パッド表面に空隙に起因する大きな凹凸が形成されにくくなり、平坦化性能が低下することを抑制できる点から好ましい。
【００１９】
また、研磨パッドが連通孔構造を有する場合には、多量の砥粒スラリーを保持でき、また、空隙に砥粒が目詰まりすることによる研磨レートの低下を抑制できる点から好ましい。
【００２０】
また、前記高分子弾性体と前記繊維絡合体との比率は、質量比で１０／９０〜４５／５５の範囲であることが好ましい。
【００２１】
また、前記高分子弾性体は、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びポリビニルアルコール系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが、極細単繊維との接着性が高いために研磨パッドの形態安定性を維持し、また、繊維の抜けを抑制する点から好ましい。
【００２２】
また、本発明の研磨パッドの製造方法は、水溶性熱可塑性樹脂５〜５０質量％と非水溶性熱可塑性樹脂９５〜５０質量％とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えることを特徴とする。このような製造方法によれば、極細単繊維の繊維密度が高く、形成される繊維束同士および該繊維束を構成する極細単繊維同士が高分子弾性体により強固に集束された剛性が高い研磨パッドが得られる。また、研磨パッドの吸水率に相関する空隙の調整が容易である。また、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる工程を経ることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が緻密になる。
【００２３】
また、前記湿熱収縮処理工程と繊維絡合体形成工程との間に、高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより繊維束を結着させる繊維束結着工程をさらに備えることが好ましい。このような工程を設けることにより、より空隙の少ない研磨パッドが得られる。
【００２４】
前記水溶性熱可塑性樹脂はポリビニルアルコール系樹脂であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂がポリビニルアルコール系樹脂である場合には、海島型複合繊維からポリビニルアルコール系樹脂を溶解するときに、形成される極細単繊維が大きく捲縮する。これにより、繊維密度が緻密になるために、繊維密度の高い繊維絡合体が得られる。
また、前記ウェブ製造工程がスパンボンド法により前記長繊維ウェブを製造する工程であることが、製造が容易である点から好ましい。
【００２５】
また、前記高分子弾性体の水性液がポリウレタン樹脂の水性懸濁液であることが、高分子弾性体の高濃度の含浸が可能であるために、研磨パッドの空隙率を下げやすい点から好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦性が得られる研磨を、長時間行うことができる研磨パッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［研磨パッドの構成］  
本実施形態の研磨パッドは、平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体とを含有し、前記高分子弾性体の一部が前記繊維束の内部に存在して、前記極細単繊維を集束しており、少なくとも一表面に、６００本／ｍｍ２以上の前記極細単繊維が存在し、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％であり、５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１００〜８００ＭＰａであることを特徴とするものである。このような、研磨パッドは、極細単繊維から形成される、繊維密度の高い繊維束から形成された繊維絡合体の空隙部及び繊維束の内部に、気泡の少ない高分子弾性体を充填することにより得られる。
【００２８】
本実施形態の研磨パッドを添付する図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の研磨パッド１０の模式図を示す。図２は研磨パッド１０の部分拡大模式図、図３は繊維束の断面模式図である。
【００２９】
図１、図２、及び図３中、１は極細単繊維から形成された繊維束、２は高分子弾性体、３は極細単繊維、４は空隙であり、４ａは空隙４から形成される連通孔である。また、５は極細単繊維３からなる繊維束１により形成された繊維絡合体である。
【００３０】
繊維束１は０．０１〜３０μｍ２の範囲の平均断面積を有する一群の極細単繊維３から形成されている。また、図３に示すように、極細単繊維３は繊維束１の内部空間に存在する高分子弾性体２により集束されている。また、複数の繊維束１同士は、高分子弾性体２により結着されていることが好ましい。そして、繊維絡合体５は、繊維束１が絡合するように形成されている。また、繊維束１は、断面積が４０μｍ２以上になるような繊維束を含有することが好ましい。そして、任意の厚み方向断面において観察される繊維束１の束密度は６００束／ｍｍ２以上であることが好ましい。また、研磨パッド１０は、空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の範囲になる範囲、すなわち、空隙率が５〜４５％になる範囲で空隙４が存在している。空隙４の一部は、研磨パッド１０の内部を連通するような連通孔４ａを形成していることが好ましい。
【００３１】
また、本実施形態の研磨パッド１０の表面には、６００本／ｍｍ２以上の極細単繊維３が存在している。これにより研磨パッドと被研磨基材との接触面積が高くなるとともに、多量の砥粒スラリーを保持することができるために研磨レートが高くなる。さらに、研磨パッドの表面がソフトになるために、砥粒の凝集物が存在した場合に、該凝集物に荷重が集中することを抑制することができ、それにより、被研磨基材にスクラッチが発生することを抑制する。
【００３２】
本実施形態における繊維束は極細単繊維から形成されており、繊維束を構成する極細単繊維は高分子弾性体により集束されている。
【００３３】
繊維束を形成する極細単繊維は、その平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲であり、好ましくは、０．１〜２０μｍ２の範囲である。前記極細単繊維の平均断面積が０．０１μｍ２未満の場合には、研磨の際に、研磨パッドの表面近傍の繊維が充分に分繊またはフィブリル化せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下する。一方、前記極細単繊維の平均断面積が３０μｍ２を超える場合には、研磨パッドの表面が粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、繊維表面に凝集した砥粒がスクラッチを発生させやすくする。
【００３４】
繊維束の平均長さは、特に限定されないが、１００ｍｍ以上、さらには、２００ｍｍ以上であることが、極細単繊維の密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性を容易に高めることができる点、及び、繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。前記繊維束の長さが短すぎる場合には、極細単繊維の高密度化が困難で、また、充分に高い剛性が得られず、さらに、研磨中に繊維が抜けやすくなる傾向がある。上限は、特に限定されず、例えば、後述するスパンボンド法により製造された不織布に由来する繊維絡合体を含有する場合には、物理的に切れていない限り、数ｍ、数百ｍ、数ｋｍあるいはそれ以上の繊維長のものが含まれていてもよい。
【００３５】
本実施形態における繊維束は、断面積が４０μｍ２以上の繊維束を含有することが好ましい。このような、太い繊維束を含有することにより、研磨パッドの剛性を高めることができる。なお、繊維束の断面積とは、繊維束断面における、繊維束を構成する極細単繊維及び繊維束内部に存在する高分子弾性体からなる断面の総面積である。
【００３６】
厚み方向断面に存在する４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の割合としては、断面積当たりの繊維束の合計束数に対して２５％以上であることが好ましい。また、特に高い平坦性が要求されるシリコンウエハ用、半導体ウエハ用、半導体デバイス用の研磨パッドにおいては、４０％以上、さらには、５０％以上であること、とくには、１００％であることが好ましい。前記４０μｍ２以上である繊維束の割合が低すぎる場合には、研磨レートが低下したり、平坦化性能が充分に高い研磨パッドが得られにくくなる傾向がある。
【００３７】
また、厚み方向断面に存在する繊維束の平均断面積としては８０μｍ２以上、さらには、１００μｍ２以上、とくには、１２０μｍ２以上、であることが充分に剛性の高い研磨パッドが得られる点から好ましい。前記平均断面積が低すぎる場合には、高い剛性が充分に維持できなくなく傾向がある。
【００３８】
本実施形態の研磨パッドにおいては、厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であることが好ましい。このように繊維束が高密度で存在することにより、研磨の際に研磨パッドの表面に表出した繊維束が分繊またはフィブリル化することにより極細単繊維を形成し、これにより、砥粒スラリーの保持性が高くなるとともに、表面がソフトになって、スクラッチの発生が抑制される。
【００３９】
繊維束の束密度としては、その厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上、さらには、１０００束／ｍｍ２以上であることが好ましく、４０００束／ｍｍ２以下、さらには、３０００束／ｍｍ２以下であることが好ましい。前記束密度が低すぎる場合には、研磨パッド表面に形成される極細単繊維の繊維密度が低くなって、研磨レートが低下したり、平坦化性能が低下する傾向がある。また前記束密度が高すぎる場合には、研磨パッド表面が緻密になりすぎて砥粒保持性が不充分になり、研磨レートが低下する傾向がある。なお、本実施形態の研磨パッドにおいては、厚み方向及び面方向において繊維束の繊維密度の斑が少ないことが、研磨安定性の点から好ましい。
【００４０】
本実施形態における繊維絡合体は、一般的な不織布よりも高密度である。具体的には、繊維絡合体の空隙を除いた部分の体積割合（繊維絡合体充填率）が、３５％以上、さらには５０％以上、であって、９０％以下、さらには８０％以下であることが好ましい。前記繊維絡合体充填率が低すぎる場合には、繊維絡合体の表面形状が粗くなりすぎて、得られる研磨パッドの表面が粗くなりすぎて平坦化性能が低下する傾向があり、また、研磨パッド表面の繊維密度が低くなる傾向がある。一方、前記繊維絡合体充填率が高すぎる場合には、繊維絡合体が緻密になり過ぎて、繊維束内部に高分子弾性体を充分に含浸させにくくなる。その結果、極細単繊維が充分に集束されなくなって、繊維が抜けて研磨の安定性が低下したり、脱落した繊維に砥粒が凝集したりする傾向がある。
【００４１】
本実施形態の研磨パッドを構成する極細単繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート等から形成される芳香族ポリエステル繊維；ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリヒドロキシブチレート−ポリヒドロキシバリレート共重合体等から形成される脂肪族ポリエステル繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６−１２等から形成されるポリアミド繊維；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、塩素系ポリオレフィンなどのポリオレフィン繊維；エチレン単位を２５〜７０モル％含有する変性ポリビニルアルコール等から形成される変性ポリビニルアルコール繊維；およびポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマー等から形成されるエラストマー繊維等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４２】
前記極細単繊維の中でも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃以上、さらには６０℃以上であって、吸水率が４質量％以下、さらには２質量％以下の熱可塑性樹脂からなる繊維が特に好ましい。
【００４３】
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度がこのような範囲である場合には、より高い剛性を維持することができるために平坦化性能がさらに高くなり、また、研磨の際においても、剛性が経時的に低下することがなく、研磨安定性や研磨均一性に優れた研磨パッドが得られる。ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、工業的な製造上、３００℃以下、さらには、１５０℃以下であることが好ましい。
【００４４】
また、前記熱可塑性樹脂の吸水率が４質量％以下である場合には、研磨の際においても、研磨パッドが砥粒スラリーを吸収し過ぎないことにより、経時的な剛性の低下がより抑制される。このような場合には、経時的な平坦化性能の低下が抑制され、また、研磨レートや研磨均一性が変動しにくい研磨パッドが得られる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｔｇ７７℃、吸水率１質量％）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１質量％）、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１〜４質量％）、ポリブチレンナフタレート（Ｔｇ８５℃、吸水率１質量％）、ポリエチレンナフタレート（Ｔｇ１２４℃、吸水率１質量％）等から形成される芳香族ポリエステル系繊維；テレフタル酸とノナンジオールとメチルオクタンジオール共重合ポリアミド（Ｔｇ１２５〜１４０℃、吸水率１〜４質量％）等から形成される半芳香族ポリアミド系樹脂等が挙げられる。特に、ＰＥＴおよびイソフタル酸変性ＰＥＴ等の変性ＰＥＴは、後述する海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートから極細単繊維を形成する湿熱処理工程において大幅に捲縮するために、緻密で高密度の繊維絡合体を形成することができること、研磨シートの剛性を高めやすいこと、及び、研磨の際に水分による経時変化を発生しにくいこと、等の点からも好ましい。
【００４５】
本実施形態の研磨パッドは、上記繊維絡合体に高分子弾性体が充填されて複合化された構造を有する。
【００４６】
本実施形態において用いられる高分子弾性体の具体例としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル酸系エステル−（水添）イソプレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−水添イソプレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
【００４７】
前記高分子弾性体としては、吸水率が０．５〜８質量％、さらには、１〜６質量％の高分子弾性体が特に好ましい。高分子弾性体の吸水率がこのような範囲である場合には、研磨の際に研磨パッドに対する砥粒スラリーの高い濡れ性を維持できるとともに、剛性が経時的に低下することをより抑制することができる。これにより、高い研磨レートや、研磨均一性や研磨安定性を維持することができる。なお、高分子弾性体の吸水率とは、乾燥処理した高分子弾性体フィルムを室温の水に浸漬して飽和膨潤させたときの吸水率である。
【００４８】
このような吸水率を有する高分子弾性体は、高分子弾性体を構成する高分子の架橋密度を調整したり、官能基を導入すること等により得ることができる。
【００４９】
具体的には、例えば高分子弾性体に、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を導入することにより、吸水率や親水性を調整することができる。これにより、研磨の際における、研磨パッドの砥粒スラリーに対する濡れ性を向上させることができる。
【００５０】
このような親水性基は高分子弾性体を製造する際のモノマー成分として、親水性基を有する成分を共重合することにより、高分子弾性体に導入することができる。このような親水性基を有するモノマー成分の共重合割合としては、０．１〜２０質量％、更には、０．５〜１０質量％であることが、吸水による膨潤軟化を最小限に抑えつつ、吸水率や濡れ性を高めることができる点から好ましい。
【００５１】
高分子弾性体は、それぞれ単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリウレタン系樹脂が、極細単繊維を集束したり、繊維束同士を結着したりするための接着性に優れており、研磨パッドの硬度を高め、研磨での経時的安定性に優れている点から好ましい。また、とくに、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有するポリウレタン樹脂が、研磨パッドの剛性、濡れ性、及び研磨の際の経時的安定性が高い点から好ましい。
【００５２】
前記高分子弾性体としては、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］が０．１〜１００ＭＰａ、さらには、１〜８０ＭＰａであることが好ましい。このような高分子弾性率は、高分子弾性体に架橋構造を形成させることにより得ることができる。なお、高分子弾性体が親水性基を有する場合には、一般に水で膨潤しやすく吸水率が高くなりすぎる傾向がある。このような場合には、架橋密度を調整することにより、吸水率を制御することができる。
【００５３】
本実施形態の研磨パッドは、従来から知られた、一般的な不織布タイプの研磨パッドに比べて、空隙を除いた部分の体積割合（研磨パッド充填率）が高い、すなわち、空隙率が低い。
【００５４】
具体的には、研磨パッド充填率は５５〜９５％であり、好ましくは６０〜９０％、さらに好ましくは、６０〜８０％の範囲である。前記研磨パッド充填率が５５％未満の場合には、表面の粗さが粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、平坦化性能が低下する。また、研磨中に硬度が変化して研磨安定性が低下する。一方、研磨パッド充填率が９５％を超える場合には、砥粒スラリーを充分に保持できなくなって、研磨レートが低下する。また、研磨パッドの剛性が高くなりすぎることにより、被研磨基材の表面の反りやうねりに追従しにくくなり、その結果、被研磨基材の全表面に対する平坦性（グローバル平坦性）が低下する。なお、前記研磨パッド充填率は、研磨パッドの見掛け密度を求め、また、研磨パッドの各構成材料の構成比およびそれぞれの密度から空隙率が０％のときの密度（理論密度）を算出し、「研磨パッドの見掛け密度／理論密度×１００（％）」の式により算出することができる。
【００５５】
本実施形態の研磨パッドにおいては、繊維束を形成する極細単繊維は、高分子弾性体により集束されている。このように、極細単繊維が集束されていることにより、研磨パッドの剛性が高くなる。極細単繊維が集束されていない場合には、極細単繊維が柔軟性を帯びるために、高い平坦化性能が得られない。また、繊維の抜けが多くなり、抜けた繊維に砥粒が凝集しやすくなる。ここで、極細単繊維が集束されているとは、繊維束内部に存在する極細単繊維の大部分が、繊維束内部に存在する高分子弾性体により接着され拘束されている状態を意味する。
【００５６】
また、複数の繊維束同士は、繊維束の外側に存在する高分子弾性体により結着されて、塊（バルク）状に存在していることが好ましい。このように、繊維束同士が結着されることにより、研磨パッドの形態安定性が向上して、研磨安定性が向上する。
【００５７】
極細単繊維の集束状態、及び、繊維束同士の結着状態は研磨パッドの断面の顕微鏡写真により確認することができる。
【００５８】
極細単繊維を集束している高分子弾性体、及び、繊維束同士を結着している高分子弾性体は非多孔質状であることが好ましい。なお、非多孔質状とは、多孔質状、または、スポンジ状（以下、単に、多孔質状とも言う）の高分子弾性体が有するような空隙（独立気泡）を実質的に有さない状態を意味する。具体的には、例えば、溶剤系ポリウレタンを凝固させて得られるような、微細な空隙を多数有する高分子弾性体ではないことを意味する。集束または結着している高分子弾性体が非多孔質状である場合には、摩耗しにくく、また、研磨時のスラリー屑やパッド屑が空隙に堆積しにくくなるために、高い研磨レートを長時間維持することができる。更に、極細単繊維に対する接着強度が高くなるために、繊維の抜けに起因するスクラッチの発生を抑制することができる。さらに、より高い剛性が得られるために、平坦化性能に優れた研磨パッドが得られる。
【００５９】
本実施形態の研磨パッド中の繊維絡合体と高分子弾性体との比率は、質量比で、９０／１０〜５５／４５、さらには、８５／１５〜６５／３５の範囲であることが好ましい。繊維絡合体と高分子弾性体との質量比率が上記範囲である場合には、繊維束の断面積を大きくさせやすく、また、研磨パッド表面に表出する極細単繊維の密度を充分に高めることができる。その結果、研磨安定性、研磨レート、及び、被研磨基板の平坦性をより高めることができる。前記比率が高すぎる場合には繊維束の内部に高分子弾性体を充分に充填することが困難になり、低すぎる場合には繊維密度が不充分になる傾向がある。
【００６０】
本実施形態の研磨パッドは、少なくとも一表面に、平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の極細単繊維が６００本／ｍｍ２以上、好ましくは１０００本／ｍｍ２以上、さらに好ましくは、２０００本／ｍｍ２以上の繊維密度で存在する。このように研磨パッド表面に極細単繊維が高い繊維密度で存在するために、砥粒の保持性が高くなり、また、被研磨基材に対して高い接触面積を維持することができる。また、研磨パッドの表面がソフトになるために、スクラッチが生じにくくなる。前記極細単繊維の繊維密度が６００本／ｍｍ２未満の場合には、スラリーの保持性が低下して、研磨レートや研磨均一性が低下し、また、砥粒の凝集物が存在する場合にはスクラッチが発生しやすくなる。前記繊維密度の上限は特に限定されないが、工業的な生産性の観点から、１００００００本／ｍｍ２程度以下であることが好ましい。なお、表面における、極細単繊維は、研磨前のシーズニング処理や研磨時のドレッシィング処理、またはバフィング等の起毛処理やその他の研磨処理により、集束された繊維束の先端部のみが極細単繊維に分繊されたものであってもよい。また、表面に極細単繊維が存在している限り、繊維が表面と平行に存在（繊維が寝た状態）していても、立毛状態であってもよく、繊維に起因した凹凸を形成していても良い。
【００６１】
本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％、好ましくは１０〜３０質量％である。前記吸水率が５質量％未満の場合には、砥粒スラリーの保持量が少なくなって、研磨レートが低下し、平坦性が低下する。また、前記吸水率が４５質量％を超える場合には、研磨中に硬度等の特性が変化しやすくなるために、研磨レートが経時的に低下する。
【００６２】
研磨パッドは連通孔を有することが、吸水率を高めることが容易である点から好ましい。独立気泡のみでは研磨パッドに水が吸水されにくいため、５〜４５質量％の吸水率にすることは困難である。ここで、連通孔とは、研磨パッドの表面と裏面とを貫通する孔を意味する。
【００６３】
なお、連通孔構造における吸水率は研磨パッドの空隙に相関することから、研磨パッド中の空隙の割合を調整することにより、吸水率を調整することができる。連通孔の存在は、研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出することにより確認できる。
【００６４】
また、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１００〜８００ＭＰａ、好ましくは２００〜６００ＭＰａの範囲である。ＣＭＰによる研磨においては、研磨が進行するにつれて摩擦熱により研磨パッドの温度が５０℃程度にまで高くなる。また、研磨は砥粒スラリーの存在下、湿潤状態で行われる。研磨パッドが５０℃の温水で飽和膨潤させたときの５０℃における貯蔵弾性率が１００ＭＰａ未満の場合には、研磨が進行するにつれて研磨パッドの剛性が低下する。その結果、研磨レートや、平坦化性能が低下する傾向がある。また、前記研磨パッドの５０℃における貯蔵弾性率が８００ＭＰａを超える場合には、研磨の際の剛性が高すぎてスクラッチが発生しやすくなる。
【００６５】
さらに、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの５０℃における損失弾性率［Ｅ’’（５０℃、ｗｅｔ）］が１３〜１３０ＭＰａ、さらには、３０〜１００ＭＰａの範囲であることが好ましい。前記損失弾性率が低すぎる場合には、研磨パッドが研磨中に塑性変形（永久変形）することにより形状が変化して、研磨レートが経時的に低下する傾向がある。一方、前記損失弾性率が高すぎる場合には、塑性変形しにくいために研磨パッドの柔軟性（クッション性）が低下して被研磨基材との密着性が低下することにより、平坦化性能が低下する傾向がある。
【００６６】
さらに、本実施形態の研磨パッドは、５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）］と５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］との比［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）／Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が、２．５以下、さらには１．８以下であって、０．５以上であることが好ましい。前記［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）／Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が高すぎる場合には、研磨の際に研磨パッドが砥粒スラリーを徐々に吸水することにより、剛性が低下していく傾向があり、そのために、研磨レートや研磨均一性が変動することにより、研磨安定性が低下しやすい傾向がある。
【００６７】
さらに、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤したときの２３℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（２３℃、ｗｅｔ）］と５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］との比［Ｅ’（２３℃、ｗｅｔ）／Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が２．５以下、さらには１．８以下であって、０．５以上であることが好ましい。研磨の際に研磨パッドの表面は、局部的、又は全体的に２３〜５０℃程度にまで変化する。このような場合において、前記［Ｅ’（２３℃、ｗｅｔ）／Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が高すぎる場合には、研磨の際に局部的な温度の上昇により、研磨パッドの剛性が部分的に低下する傾向がある。これにより、研磨レートや研磨均一性が変動したり、研磨安定性が低下する傾向がある。
【００６８】
例えば、ポリウレタン弾性体は、貯蔵弾性率の温度依存性が大きく、また、吸水することによりその温度依存性は変化するが、一般的に、ポリウレタン弾性体の［Ｅ’（２３℃、ｗｅｔ）／Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］は大きい（例えば、２．５〜２０程度）。本実施形態の研磨パッドにおいては、例えば、ガラス転移温度が５０℃以上で吸水率が４質量％以下のような熱可塑性樹脂からなる極細単繊維を高充填することにより、研磨パッドの［Ｅ’（２３℃、ｗｅｔ）／Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］を低くすることができる。
【００６９】
本実施形態の研磨パッドの見掛け密度は、０．７〜１．２ｇ／ｃｍ３、さらには、０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲であることが、剛性に優れている点から好ましい。
【００７０】
また、本実施形態の研磨パッドの２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度は、４５〜７５、さらには５０〜７０程度であることが好ましい。前記Ｄ硬度が高すぎる場合にはスクラッチが発生しやすくなり、低すぎる場合には平坦化性能が低下する傾向がある。なお、本実施形態の研磨パッドは、表面に極細単繊維が高い繊維密度で形成されるために、極細単繊維を含有しない研磨パッドに比べて表面がソフトである。そのために、Ｄ硬度を高めてもスクラッチが発生しにくい。
【００７１】
さらに、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が５０〜７０であることが好ましい。なお、［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が５０〜７０は、［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１３０〜８００ＭＰａ程度の研磨パッドにより得られる。
【００７２】
また、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］と２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］の比率（［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］／［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］は、０．９〜１．１程度であることが好ましい。前記比率が０．９以上の研磨パッドは、［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）］／［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が２．５以下程度の研磨パッドにより得られる。
【００７３】
なお、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が４７〜７０である場合には、５０℃の温水で飽和膨潤させた時のＣ硬度［Ｃ（２３℃、ｗｅｔ）］が９０〜９９、５０℃の温水で飽和膨潤させた時のＡ硬度［Ａ（２３℃、ｗｅｔ）］では９１〜９９程度にほぼ対応する。
【００７４】
また、本実施形態の研磨パッドは、テーバー摩耗（摩耗輪Ｈ−２２、荷重５００ｇ、１０００回）での摩耗減量が１０〜１５０ｍｇ、さらには、２０〜１００ｍｇであることが好ましい。摩擦減量が小さすぎる場合には、研磨中のドレッシング処理等において表面構造が自己更新されにくく、目詰まりが起こりやすくなって、研磨レートが低下したり、研磨パッド寿命が短くなりやすい。一方、摩耗減量が大きすぎる場合には、繊維が抜けやすくなり、そのために、研磨安定性が低下したり、脱落した繊維によりスクラッチが発生しやすくなる。また、研磨パッドの寿命も短くなる。本実施形態の研磨パッドは、摩耗しにくい集束された高い繊維密度の極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体と、高分子弾性体との比率を調整することにより摩耗減量を適宜調整することができる。
【００７５】
本実施形態の研磨パッドは、バフィング等によるパッド平坦化処理や、ダイヤモンド等のパッドドレッシングを用いた研磨前のシーズニング処理（コンディショニング処理）や、研磨時のドレッシィング処理を施すことにより、表面近傍に存在する繊維束を分繊、又はフィブリル化することにより研磨パッドの表面に極細単繊維を形成させていることが好ましい。
【００７６】
［研磨パッドの製造方法］
次に、本実施形態の研磨パッドの製造方法の一例について詳しく説明する。
【００７７】
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、特に限定されず、具体的な例としては、以下のような方法が挙げられる。
【００７８】
水溶性熱可塑性樹脂５〜５０質量％と非水溶性熱可塑性樹脂９５〜５０質量％とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体を形成するための高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程、とを備えるような研磨パッドの製造方法が挙げられる。
【００７９】
前記製造方法においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる工程を経ることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が緻密になる。そして、ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出することにより、極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体が形成される。このとき、水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、繊維束を構成する極細単繊維が集束されるとともに、繊維束同士も集束される。このようにして、繊維密度が高く、空隙率が低く、極細単繊維が集束された剛性が高い研磨パッドが得られる。このようにして、極細単繊維の繊維密度が高く、また、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％になるような量の空隙を有する研磨パッドが得られる。
以下に各工程について、詳しく説明する。
【００８０】
（１）ウェブ製造工程
本工程においては、はじめに、水溶性熱可塑性樹脂５〜５０質量％と非水溶性熱可塑性樹脂９５〜５０質量％とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造する。
【００８１】
前記海島型複合繊維は、水溶性熱可塑性樹脂と、前記水溶性熱可塑性樹脂との相溶性が低い非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより得られる。そして、このような海島型複合繊維から前記水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去または分解除去することにより、極細単繊維が形成される。海島型複合繊維の太さは、工業性の観点から、０．５〜３デシテックスであることが好ましい。
【００８２】
なお、本実施形態においては、極細単繊維を形成するための複合繊維として海島型複合繊維について詳しく説明するが、海島型繊維の代わりに多層積層型断面繊維等の公知の極細繊維発生型繊維を用いてもよい。
【００８３】
前記水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去できる熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。このような、水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶＡ系樹脂）；ポリエチレングリコール及び／又はスルホン酸アルカリ金属塩を共重合成分として含有する変性ポリエステル；ポリエチレンオキシド等が挙げられる。これらの中では、特に、ＰＶＡ系樹脂が以下の理由により、好ましく用いられる。
【００８４】
ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解することにより形成される極細単繊維が大きく捲縮する。このときに繊維が緻密になり、繊維密度がとくに高い繊維絡合体が得られる。また、ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解させるときに、形成される極細単繊維や高分子弾性体は実質的に分解または溶解されないので、極細単繊維や高分子弾性体の物性低下が起こりにくい。さらに、環境負荷も小さい。
【００８５】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位を主体とする共重合体をケン化することにより得られる。ビニルエステル単位を形成するためのビニル単量体の具体例としては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、及び、バーサティック酸ビニル等が挙げられる。これらは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、酢酸ビニルが工業性の点から好ましい。
【００８６】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位のみからなるホモＰＶＡであっても、ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位を構成単位として含有する変性ＰＶＡであってもよい。溶融紡糸性、水溶性、繊維物性を制御できる点から、変性ＰＶＡがより好ましい。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどの炭素数４以下のα−オレフィン類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類等が挙げられる。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の含有割合としては、１〜２０モル％、さらには、４〜１５モル％とくには、６〜１３モル％の範囲であることが好ましい。これらの中ではエチレン単位を４〜１５モル％、さらには、６〜１３モル％含有するエチレン変性ＰＶＡが海島型複合繊維の物性が高くなる点から好ましい。
【００８７】
ＰＶＡ系樹脂の粘度平均重合度は、２００〜５００、さらには、２３０〜４７０、とくには、２５０〜４５０の範囲であることが、安定な海島構造を形成する点、溶融紡糸性に優れた溶融粘度を示す点、及び、溶解時の溶解速度が速い点から好ましい。なお、前記重合度は、ＪＩＳ−Ｋ６７２６に準じて測定される。すなわち、ＰＶＡ樹脂を再ケン化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］から次式により求められる。
【００８８】
粘度平均重合度Ｐ＝（［η］×１０３／８．２９）（１／０．６２）
ＰＶＡ系樹脂のケン化度としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９８モル％、とくには、９４〜９９．９７モル％、殊には、９６〜９９．９６モル％の範囲であることが好ましい。前記ケン化度がこのような範囲である場合には、水溶性に優れ、熱安定性が良好で、溶融紡糸性に優れ、また、生分解性にも優れたＰＶＡ系樹脂が得られる。
【００８９】
前記ＰＶＡ系樹脂の融点としては、１６０〜２５０℃、さらには１７０〜２２７℃、特には１７５〜２２４℃、殊には１８０〜２２０℃の範囲であることが、機械的特性及び熱安定性に優れる点、及び溶融紡糸性に優れる点から好ましい。なお、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が高すぎる場合には、融点と分解温度が近づくために、溶融紡糸の際に分解を生じることにより、溶融紡糸性が低下する傾向がある。
【００９０】
また、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下する点から好ましくない。このような観点から、ＰＶＡ系樹脂の融点は、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて６０℃以上、さらには、３０℃以上低すぎないことが好ましい。
【００９１】
前記非水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去されない熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。
【００９２】
前記非水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、上述した、研磨パッドを構成する極細単繊維を形成するために用いられる、各種熱可塑性樹脂が用いられうる。
【００９３】
前記非水溶性熱可塑性樹脂は各種添加剤を含有してもよい。前記添加剤の具体例としては、例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、滑剤、防汚剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、無機微粒子等が挙げられる。
【００９４】
次に、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して海島型複合繊維を形成し、得られた海島型複合繊維から長繊維ウェブを形成する方法について、詳しく説明する。
【００９５】
前記長繊維ウェブは、例えば、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより複合化した後、スパンボンド法により、延伸後、堆積させることにより得られる。このように、スパンボンド法によりウェブを形成することにより、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高く、形態安定性が良好な海島型複合繊維からなる長繊維ウェブが得られる。なお、長繊維とは、短繊維を製造するときのような切断工程を経ずに製造された繊維である。
【００９６】
海島型複合繊維の製造においては、水溶性熱可塑性樹脂５〜５０質量％、好ましくは１０〜４０質量％と非水溶性熱可塑性樹脂９５〜５０質量％、好ましくは９０〜６０質量％とがそれぞれ溶融紡糸され、複合化される。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量割合がこのような範囲である場合には、高密度の繊維絡合体が得られ、また、極細単繊維の形成性にも優れる。前記水溶性熱可塑性樹脂の割合が５０質量％を超える場合には、充分に高い繊維密度を有する繊維束が得られず、一方、５質量％未満の場合には、紡糸時に繊維束の形成性に問題が生じ易く、均一な繊維束、即ち極細単繊維同士が十分にフィブリル化しないことから、研磨安定性が低下する傾向にある。
【００９７】
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸により複合化した後、スパンボンド法により、長繊維ウェブを形成する方法について、以下に詳しく説明する。
【００９８】
はじめに、水溶性熱可塑性樹脂及び非水溶性熱可塑性樹脂をそれぞれ別々の押出機により溶融混練し、それぞれ異なる紡糸口金から溶融樹脂のストランドを同時に吐出させる。そして、吐出されたストランドを複合ノズルで複合させた後、紡糸ヘッドのノズル孔から吐出させることにより海島型複合繊維を形成する。溶融複合紡糸においては、海島型複合繊維における島数は４〜４０００島／繊維、さらには１０〜１０００島／繊維にすることが、単繊維繊度が小さく且つ単繊維密度の高い繊維束が得られる点から好ましい。
【００９９】
前記海島型複合繊維は冷却装置で冷却された後、エアジェット・ノズルなどの吸引装置を用いて目的の繊度となるように１０００〜６０００ｍ／分の引き取り速度に相当する速度の高速気流により延伸される。その後、延伸された複合繊維を移動式の捕集面の上に堆積することにより長繊維ウェブが形成される。なお、このとき、必要に応じて堆積された長繊維ウェブを、部分的に圧着してもよい。長繊維ウェブの目付量は、２０〜５００ｇ／ｍ２の範囲であることが均一な繊維絡合体が得られ、また、工業性の点から好ましい。
【０１００】
（２）ウェブ絡合工程
次に、得られた長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するための、ウェブ絡合工程について説明する。
【０１０１】
ウェブ絡合シートは、ニードルパンチや高圧水流処理等の公知の不織布製造方法を用いて長繊維ウェブに絡合処理を施すことにより形成される。以下に、代表例として、ニードルパンチによる絡合処理について詳しく説明する。
【０１０２】
はじめに、長繊維ウェブに針折れ防止油剤、帯電防止油剤、絡合向上油剤などのシリコーン系油剤または鉱物油系油剤を付与する。なお、目付ムラを低減させるために、２枚以上の繊維ウェブを、クロスラッパーにより重ね合わせ、油剤を付与してもよい。
【０１０３】
その後、例えば、ニードルパンチにより三次元的に繊維を絡合させる絡合処理を行う。ニードルパンチ処理を行うことにより、繊維密度が高く、繊維の抜けを起こしにくいウェブ絡合シートが得られる。なお、ウェブ絡合シートの目付量は、目的とする研磨パッドの厚さ等に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えば、１００〜１５００ｇ／ｍ２の範囲であることが取扱い性に優れる点から好ましい。
【０１０４】
油剤の種類や量、及び、ニードルパンチにおけるニードル形状、ニードル深度、パンチ数などのニードル条件は、ウェブ絡合シートの層間剥離力が高くなるような条件が適宜選択される。バーブ数は針折れが生じない範囲で多いほうが好ましく、具体的には、例えば、１〜９バーブの中から選ばれる。ニードル深度は重ね合わせたウェブ表面までバーブが貫通するような条件、かつ、ウェブ表面にニードルパンチ後の模様が強く出ない範囲で設定することが好ましい。また、ニードルパンチ数はニードル形状、油剤の種類と使用量等により調整されるが、具体的には、５００〜５０００パンチ／ｃｍ２が好ましい。また、絡合処理後の目付量が、絡合処理前の目付量の質量比で１．２倍以上、さらには、１．５倍以上となるように絡合処理することが、繊維密度が高い繊維絡合体が得られ、また、繊維の抜けを低減できる点から好ましい。上限は特に限定されないが、処理速度の低下による製造コストの増大を避ける点で４倍以下であることが好ましい。
【０１０５】
ウェブ絡合シートの層間剥離力は、２ｋｇ／２．５ｃｍ以上、さらには、４ｋｇ／２．
５ｃｍ以上であることが、形態保持性が良好で、且つ、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高い繊維絡合体が得られる点から好ましい。なお、層間剥離力は、三次元絡合の度合いの目安になる。層間剥離力が小さすぎる場合には、繊維絡合体の繊維密度が充分に高くない。また、絡合不織布の層間剥離力の上限は特に限定されないが、絡合処理効率の点から３０ｋｇ／２．５ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１０６】
また、研磨パッドの硬さを調節する目的で、必要に応じて、上記のようにして得られた不織布であるウェブ絡合シートにさらに極細単繊維からなる編物または織物（編織物）を重ねて、ニードルパンチング処理および／または高圧水流処理により絡合処理を行うことにより、編織物が絡合一体化された絡合不織布、例えば、編織物／絡合不織布、絡合不織布／編織物／絡合不織布などの積層構造体をウェブ絡合シートとして用いてもよい。
【０１０７】
前記編織物を構成する極細単繊維は、特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステルエラストマー等から形成されるポリエステル系繊維；ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド、ポリアミドエラストマー等から形成されるポリアミド系繊維；ウレタン系ポリマー、オレフィン系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー等からなる繊維が好ましく用いられる。これらの中では、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ナイロン６、ナイロン６６等から形成される繊維が、工業性の点から好ましい。
【０１０８】
また、前記編織物を形成するための海島型複合繊維の除去成分の具体例としては、例えば、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ＰＶＡ系樹脂、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド等が挙げられる。これらの中では、溶解除去する際に大きな収縮を生じる点からＰＶＡ系樹脂が好ましく用いられる。
【０１０９】
（３）湿熱収縮処理工程
次に、ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、ウェブ絡合シートの繊維密度及び絡合度合を高めるための湿熱収縮処理工程について説明する。なお、本工程においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が特に高くなる。
【０１１０】
湿熱収縮処理は、スチーム加熱により行うことが好ましい。
【０１１１】
スチーム加熱条件としては、雰囲気温度が６０〜１３０℃の範囲で、相対湿度７５％以上、さらには相対湿度９０％以上で、６０〜６００秒間加熱処理することが好ましい。このような加熱条件の場合には、ウェブ絡合シートを高収縮率で収縮させることができるので好ましい。なお、相対湿度が低すぎる場合には、繊維に接触した水分が速やかに乾燥することにより、収縮が不充分になる傾向がある。
【０１１２】
湿熱収縮処理は、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上、さらには、４０％以上になるように収縮させる。このように高い収縮率で収縮させることにより、高い繊維密度が得られる。前記面積収縮率の上限は特に限定されないが、収縮の限度や処理効率の点から８０％以下程度であることが好ましい。
なお、面積収縮率（％）は、下記式（１）：
（収縮処理前のシート面の面積−収縮処理後のシート面の面積）／収縮処理前のシート面の面積×１００・・・（１）、により計算される。前記面積は、シートの表面の面積と裏面の面積の平均面積を意味する。
【０１１３】
このように湿熱収縮処理されたウェブ絡合シートは、海島型複合繊維の熱変形温度以上の温度で加熱ロールや加熱プレスすることにより、さらに、繊維密度が高められてもよい。
【０１１４】
また、湿熱収縮処理前後におけるウェブ絡合シートの目付量の変化としては、収縮処理後の目付量が、収縮処理前の目付量に比べて、１．２倍（質量比）以上、さらには、１．５倍以上で、４倍以下、さらには３倍以下であることが好ましい。
【０１１５】
（４）繊維束結着工程
次に、収縮処理された前記ウェブ絡合シートに第一の高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、前記長繊維を結着させる繊維束結着工程について説明する。
【０１１６】
本工程においては、収縮処理された前記ウェブ絡合シートに、高分子弾性体の水性液を含浸させ、乾燥凝固させることにより、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体を充填する。水性液の状態で高分子弾性体を含浸させ、乾燥凝固させることにより、非多孔質状の高分子弾性体を形成することができる。また、高分子弾性体の水性液は、高濃度にしやすく、また、粘度が低く含浸浸透性が良好なために、高充填しやすく、繊維を強く接着することが出来る。
【０１１７】
高分子弾性体の水性液とは、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に溶解した水性溶液、又は、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に分散させた水性分散液である。なお、水性分散液には、懸濁分散液及び乳化分散液が含まれる。特に、耐水性に優れている点から、水性分散液を用いることがより好ましい。
【０１１８】
高分子弾性体としては、極細単繊維に対する結着性が高い点から、水素結合性高分子弾性体が好ましい。水素結合性高分子弾性体とは、例えば、ポリウレタン系弾性体、ポリアミド系弾性体、ポリビニルアルコール系弾性体等のように、水素結合により結晶化あるいは凝集する高分子弾性体である。水素結合性高分子弾性体は、接着性が高く、繊維絡合体の形態保持性を向上させ、また、繊維の抜けを抑制する。
【０１１９】
以下に、高分子弾性体としてポリウレタン系弾性体を用いる場合について、代表例として詳しく説明する。
【０１２０】
ポリウレタン系弾性体としては、平均分子量２００〜６０００の高分子ポリオールと有機ポリイソシアネ−トと、鎖伸長剤とを、所定のモル比で反応させることにより得られる各種のポリウレタン樹脂が挙げられる。
【０１２１】
前記高分子ポリオールの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ（メチルテトラメチレングリコール）などのポリエーテル系ポリオールおよびその共重合体；ポリブチレンアジペートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンアジペート）ジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンセバケート）ジオール、ポリカプロラクトンジオールなどのポリエステル系ポリオールおよびその共重合体；ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオールなどのポリカーボネート系ポリオールおよびその共重合体；ポリエステルカーボネートポリオール等が挙げられる。また、必要に応じて、３官能アルコールや４官能アルコールなどの多官能アルコール、又は、短鎖アルコールを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、非晶性のポリカーボネート系ポリオール、脂環式ポリカーボネート系ポリオール、直鎖状ポリカーボネート系ポリオール、及び、これらのポリカーボネート系ポリオールとポリエーテル系ポリオール又はポリエステル系ポリオールとの混合物を用いることが、耐加水分解性や耐酸化性等の耐久性に優れた研磨シートが得られる点から好ましい。また、炭素数５以下、特には炭素数３以下のポリアルキレングリコール基を含有する水性高分子弾性体は、水に対する濡れ性がとくに良好になる点から好ましい。
【０１２２】
前記有機ポリイソシアネートの具体例としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネート等の無黄変型ジイソシアネート；２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートポリウレタン等の芳香族ジイソシアネート、等が挙げられる。また、必要に応じて、トリメチロールプロパン等の３官能アルコールやペンタエリスリトール等の４官能アルコールなどの多官能アルコール、又は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等の短鎖アルコールを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが、繊維に対する接着性が高く、また、硬度が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【０１２３】
前記鎖伸長剤の具体例としては、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；ジエチレントリアミンなどのトリアミン類；トリエチレンテトラミンなどのテトラミン類；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオールなどのジオール類；トリメチロールプロパンなどのトリオール類；ペンタエリスリトールなどのペンタオール類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ヒドラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミンおよびその誘導体、エチレントリアミンなどのトリアミンの中から２種以上組み合わせて用いることが、短時間で硬化反応が完了する点から好ましい。また、鎖伸長反応時に、鎖伸長剤とともに、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのモノアミン類；４−アミノブタン酸、６−アミノヘキサン酸などのカルボキシル基含有モノアミン化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのモノオール類を併用してもよい。
【０１２４】
また、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）吉草酸などのカルボキシル基含有ジオール等を併用して、ポリウレタン系弾性体の骨格にカルボキシル基などのイオン性基を導入することにより、水に対する濡れ性をさらに向上させることができる。
【０１２５】
また、高分子弾性体の吸水率や貯蔵弾性率を制御するために、ポリウレタンを形成するモノマー単位が有する官能基と反応し得る官能基を分子内に２個以上含有する架橋剤や、ポリイソシアネート系化合物、多官能ブロックイソシアネート系化合物等の自己架橋性の化合物を添加することのより、架橋構造を形成することが好ましい。
【０１２６】
前記モノマー単位の官能基と架橋剤の官能基との組み合わせとしては、カルボキシル基とオキサゾリン基、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とシクロカーボネート基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボニル基とヒドラジン誘導体、ヒドラジド誘導体などが挙げられる。これらの中では、カルボキシル基を有するモノマー単位とオキサゾリン基、カルボジイミド基またはエポキシ基を有する架橋剤と組み合わせ、水酸基またはアミノ基を有するモノマー単位とブロックイソシアネート基を有する架橋剤との組み合わせ、およびカルボニル基を有するモノマー単位とヒドラジン誘導体またはヒドラジド誘導体との組み合わせが、架橋形成が容易であり、得られる研磨パッドの剛性や耐磨耗性が優れる点から、特に好ましい。なお、架橋構造は、極細繊維絡合体にポリウレタン樹脂を付与した後の熱処理工程において形成することが、高分子弾性体の水性液の安定性を維持する点から好ましい。これらの中でも、架橋性能や水性液のポットライフ性が優れ、また安全面でも問題のないカルボジイミド基および／またはオキサゾリン基が特に好ましい。カルボジイミド基を有する架橋剤としては、例えば日清紡績株式会社製「カルボジライトＥ−０１」、「カルボジライトＥ−０２」、「カルボジライトＶ−０２」などの水分散カルボジイミド系化合物を挙げることができる。また、オキサゾリン基を有する架橋剤としては、例えば日本触媒株式会社製「エポクロスＫ−２０１０Ｅ」、「エポクロスＫ−２０２０Ｅ」、「エポクロスＷＳ−５００」などの水分散オキサゾリン系化合物を挙げることができる。架橋剤の配合量としては、ポリウレタン系樹脂に対して、架橋剤の有効成分が１〜２０質量％であることが好ましく、１．５〜１質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【０１２７】
また、極細単繊維との接着性を高め繊維束の剛性を高める点から、ポリウレタン系樹脂中の高分子ポリオールの成分の含有率としては、６５質量％以下、さらには、６０質量％以下であることが好ましい。また、４０質量％以上、さらには、４５質量％以上であることが適度な弾性を付与することによりスクラッチの発生を抑制することができる点から好ましい。
【０１２８】
また、ポリウレタン樹脂は、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、防黴剤、発泡剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、染料、顔料、無機微粒子などをさらに含有してもよい。
【０１２９】
ポリウレタン樹脂を水性溶液または水性分散液にする方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基などの親水性基を有する単量体を共重合成分として用いることにより、水性媒体に対する分散性をポリウレタン樹脂に付与する方法、または、ポリウレタン樹脂に界面活性剤を添加して、乳化又は懸濁させる方法が挙げられる。また、水性高分子弾性体は水に対する濡れ性に優れる特性が有り、砥粒を均一且つ多量に保持ことに有利である。
【０１３０】
前記乳化又は懸濁に用いられる界面活性剤の具体例としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのノニオン性界面活性剤などが挙げられる。また、反応性を有する、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。また、界面活性剤の曇点を適宜選ぶことにより、ポリウレタン樹脂に感熱ゲル化性を付与することもできる。
【０１３１】
ポリウレタン樹脂の水性分散液の分散平均粒子径としては、０．０１〜１μｍ、さらには、０．０３〜０．５μｍであることが好ましい。
【０１３２】
本工程においては、高分子弾性体を形成するために、従来一般的に用いられている高分子弾性体の有機溶媒溶液を用いる代わりに、高分子弾性体の水性液を用いている。このように高分子弾性体の水性液を用いることにより、より高い濃度で高分子弾性体を含有する樹脂液を含浸させることができる。そして、これにより、得られる研磨パッドの空隙率を低下させることができる。
【０１３３】
高分子弾性体の水性液の含浸する固形分濃度は、１５質量％以上、さらには、２５質量％以上であることが、空隙率を充分に低下させることができる点から好ましい。
【０１３４】
前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸する方法としては、例えば、ナイフコーター、バーコーター、又はロールコーターを用いて、または、ディッピングする方法が挙げられる。
【０１３５】
そして、高分子弾性体の水性液が含浸されたウェブ絡合シートを乾燥することにより、高分子弾性体を凝固させることができる。乾燥方法としては、５０〜２００℃の乾燥装置中で熱処理する方法や、赤外線加熱の後に乾燥機中で熱処理する方法等が挙げられる。
【０１３６】
なお、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させた後、乾燥する場合、該水性液がウェブ絡合シートの表層に移行（マイグレーション）することにより、均一な充填状態が得られないことがある。このような場合には、水性液の高分子弾性体の粒径を調整すること；高分子弾性体のイオン性基の種類や量を調整すること、あるいは、ｐＨ等を変えてその安定性を調整すること；１価または２価のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、ノニオン系乳化剤、会合型水溶性増粘剤、水溶性シリコーン系化合物などの会合型感熱ゲル化剤、または、水溶性ポリウレタン系化合物を併用すること等により、４０〜１００℃程度における水分散安定性を低下させること；等によりマイグレーションを抑制することができる。なお、必要に応じて、高分子弾性体が表面に偏在するようにマイグレーションさせてもよい。
【０１３７】
（５）極細単繊維形成工程
次に、前記繊維束結着工程の後、水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維を形成する極細単繊維形成工程について説明する。
【０１３８】
本工程は、ウェブ絡合シートと高分子弾性体との複合体を形成した後に、水溶性熱可塑性樹脂を除去することにより極細単繊維を形成する工程である。このとき、前記ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に、後の高分子弾性体充填工程において、第二の高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維が集束される。
【０１３９】
極細単繊維化処理は、ウェブ絡合シートと水性高分子弾性体との複合体を、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等で熱水加熱処理することにより、水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去、または、分解除去する処理である。
【０１４０】
熱水加熱処理条件の具体例としては、例えば、第１段階として、６５〜９０℃の熱水中に５〜３００秒間浸漬した後、さらに、第２段階として、８５〜１００℃の熱水中で１００〜６００秒間処理することが好ましい。また、溶解効率を高めるために、必要に応じてロールでのニップ処理、高圧水流処理、超音波処理、シャワー処理、攪拌処理、揉み処理などを行ってもよい。
【０１４１】
本工程においては、海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解して極細単繊維を形成する際に、極細単繊維が大きく捲縮される。この捲縮により繊維密度がさらに高くなるために、高い繊維密度の繊維絡合体が得られる。
【０１４２】
（６）高分子弾性体充填工程
次に、極細単繊維形成工程（５）で形成された極細単繊維から形成される繊維束内部に第二の高分子弾性体を充填する工程について説明する。
【０１４３】
極細単繊維形成工程（５）において、ウェブ絡合シートと水性高分子弾性体との複合体を形成した後に、海島型繊維に極細単繊維化処理を施すことにより、水溶性熱可塑性樹脂が除去されて繊維束の内部に空隙が形成される。本工程においては、このような空隙に高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維を集束するとともに、研磨パッドの見かけの体積に対する真の体積の割合を高めることができる。
【０１４４】
極細単繊維が繊維束を形成している場合には、該極細単繊維は高分子弾性体により集束されて拘束されやすい。この理由は、極細単繊維からなる繊維束には、毛細管現象により高分子弾性体の水性液が含浸されやすく、極細単繊維が寄り集まっている繊維束内部が効果的に集束されるためであると考えられる。
【０１４５】
本工程に用いられる第二の高分子弾性体の水性液は、繊維束結着工程（４）で用いられる第一の高分子弾性体の水性液と同様のものが用いられうる。なお、繊維接着性などを制御する目的で、第一の高分子弾性体の水性液と第二の高分子弾性体の水性液とが別の種類であってもよい。
【０１４６】
本工程において極細単繊維から形成される繊維束内部に高分子弾性体を充填する方法は、繊維束結着工程（４）で用いられる方法と同様の方法が適用できる。具体的には、極細単繊維化された繊維絡合体と繊維束結着工程（４）で充填された第一の高分子弾性体との複合体に、第二の高分子弾性体の水性液を含浸させた後、乾燥凝固させる方法が用いられる。このようにして、研磨パッドが形成される。
【０１４７】
なお、上記製造方法においては、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率は、研磨パッド充填率を調整することや、極細単繊維の親水性や、高分子弾性体の親水性や架橋蜜度等を調整することにより適宜調整することができる。具体的には、研磨パッド充填率を５５〜９５％の範囲とし、更に、均一に吸水することから極細単繊維或いは高分子弾性体に親水性基を含有させること等により調整することができる。特に、研磨性能への悪影響が少なく均一に吸水する点で、高分子弾性体に親水性基を含有することが好ましい。
【０１４８】
また、５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］は、研磨パッド充填率を調整することや、極細単繊維の繊度や高分子弾性体の組成や架橋密度等を調整することにより適宜調整することができる。具体的には、研磨パッド充填率を５５〜９５％の範囲とし、更に、繊維絡合体と高分子弾性体との比率を１０／９０〜４５／５５とすること、及び、極細単繊維や高分子弾性体の組成や吸水率を調整することにより適宜調整できる。
【０１４９】
［研磨パッドの他の製造方法］
本実施形態の研磨パッドの製造方法の他の例としては、以下の方法が挙げられる。
（１）水溶性熱可塑性樹脂５〜５０質量％と非水溶性熱可塑性樹脂９５〜５０質量％とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、（２）前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、（３）前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、（４）前記収縮した前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体を形成する工程と、（５）前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程とを備える製造方法。
【０１５０】
前記製造方法においては、水溶性熱可塑性樹脂５〜５０質量％と非水溶性熱可塑性樹脂９５〜５０質量％とを水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる長繊維の海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより繊維密度が高められる。そして、収縮されたウェブ絡合シート中の海島型複合繊維の海成分を形成する水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出することにより、繊維束からなる繊維絡合体が形成される。そして、得られた繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより研磨パッドが得られる。このように、予め極細単繊維化された繊維束から形成される繊維絡合体に高分子弾性体を充填することにより、繊維束を構成する極細単繊維が集束されるとともに、繊維束同士も結着される。このような方法によっても、本実施形態の研磨パッドは得られる。なお、本製造方法に用いられる各種成分、ウェブ絡合シートの製造条件、熱収縮処理条件、及び、高分子弾性体の充填条件等は、前記第一の製造方法で説明したのと同様の方法が用いられる。
【０１５１】
［研磨パッドの後加工］
得られた研磨パッドは、必要に応じて、成形処理、平坦化処理、起毛処理、積層処理、及び表面処理等の後加工処理が施されてもよい。
【０１５２】
前記成形処理、及び平坦化処理は、得られた研磨パッドを研削により所定の厚みに熱プレス成形したり、所定の外形に切断したりする加工である。研磨パッドとしては、厚み０．５〜３ｍｍ程度に研削加工されたものであることが好ましい。
【０１５３】
前記起毛処理とは、サンドペーパー、針布、ダイヤモンド等により研磨パッド表面に機械的な摩擦力や研磨力を与えて、集束された極細単繊維を分繊する処理である。このような起毛処理により、研磨パッド表層部に存在する繊維束がフィブリル化され、表面に多数の極細単繊維が形成される。
【０１５４】
前記積層処理とは、得られた研磨パッドを基材に張り合わせて積層化することにより剛性を調整する処理である。例えば、研磨パッドを硬度の低い弾性体シートと積層することにより、被研磨面のグローバル平坦性（非研磨基材全体の平坦性）を向上させることができる。なお、積層の際の接着は、溶融接着でも、接着剤や粘着剤を介した接着であってもよい。前記基材の具体例としては、例えば、ポリウレタン等からなる弾性スポンジ体；ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の商品名Ｓｕｂａ４００）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴムやポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーからなる弾性樹脂フィルム；発泡プラスチック；編物、織物等のシート状基材が挙げられる。
【０１５５】
また、前記表面処理は、砥粒スラリーの保持性や排出性を調整するために研磨パッド表面に、格子状、同心円状、渦巻き状等の溝や孔を形成する処理である。
【０１５６】
［研磨方法］
以下に、本実施形態の研磨パッドを用いた研磨の一例として、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）について、図４の模式説明図を参照しながら説明する。
【０１５７】
図４中、２０は研磨装置、２１はターンテーブル、２２は砥粒スラリー供給管、２３はコンディショナ、２４は被研磨基材である。また、ターンテーブル２１の表面には、研磨パッド１０が貼られている。
【０１５８】
ターンテーブル２１は研磨装置２０に備えられた図略のモータにより高速回転される。ＣＭＰにおいては、高速回転するターンテーブル２１に貼られた研磨パッド１０に砥粒スラリー供給管２２から砥粒スラリー２５が少量ずつ供給される。そして、被研磨基材２４は、研磨装置２０に備えられた図略の荷重手段により荷重が掛けられることにより、その表面が研磨される。また、研磨パッド１０は、研磨の経時変化を抑制するために、コンディショナ２３により表面の目立てが施される。
【０１５９】
砥粒スラリーは、水やオイルなどの液状媒体に、シリカ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤が分散されたスラリーである。また、砥粒スラリーは、必要に応じて、塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有してもよい。
【０１６０】
また、ＣＭＰを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。
【０１６１】
前記コンディショナとしては、好ましくは＃５０〜＃１０００、さらに好ましくは＃１００〜＃６００の範囲のダイヤモンド等のドレッサーが用いられる。なお、コンディショニングは被研磨基材２４を研磨する前に行っても、研磨中に行ってもよい。また、被研磨基材２４の研磨と研磨パッド１０のコンディショニングとを交互に行ってもよい。ダイヤモンドドレッサーの番手が小さすぎる場合には、表面粗さが粗くなる傾向があり、一方、大きすぎる場合には、コンディショニングに時間がかかる傾向がある。
【０１６２】
本実施形態の研磨パッドは、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、液晶部材、光学素子、水晶、光学基板、電子回路基板、電子回路マスク基板、多層配線基板、ハードディスク、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステムズ）基材等の研磨に好ましく用いられる。
【０１６３】
半導体ウエハや半導体デバイスの具体例としては、例えば、酸化シリコン、酸化フッ化シリコン、有機ポリマーなどの絶縁膜；銅、アルミニウム、タングステンなどの配線材金属膜；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタンなどのバリアメタル膜を表面に有する基材が挙げられる。
【０１６４】
研磨においては、一次研磨、二次研磨（調整研磨）、仕上げ研磨、鏡面研磨等何れの研磨にも用いられる。また、研磨部分としては、基材の表面、裏面、端面のいずれであってもよい。
【０１６５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【実施例】
【０１６６】
［実施例１］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶＡ系樹脂）と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−ト（変性ＰＥＴ）とを２５：７５（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。なお、溶融複合紡糸用口金は、島数が２５島／繊維で、口金温度は２６０℃であった。そして、エジェクター圧力を紡糸速度４０００ｍ／ｍｉｎとなるように調整して、平均繊度２．０ｄｔｅｘの長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）が得られた。
【０１６７】
得られたスパンボンドシートをクロスラッピングにより１８枚重ねて、総目付が５４０ｇ／ｍ２の重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブに、針折れ防止油剤をスプレーした。次に、バーブ数１個でニードル番手４２番のニードル針、及びバーブ数６個でニードル番手４２番のニードル針を用いて、重ね合わせウェブを１８００パンチ／ｃｍ２でニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は８３０ｇ／ｍ２、層間剥離力は１２．０ｋｇ／２．５ｃｍであった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は３５％であった。
【０１６８】
次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。このときの面積収縮率は５２％であった。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることにより、目付量１７２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８０ｇ／ｃｍ３、厚み２．１５ｍｍのウェブ絡合シートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の０．７０倍であった。
【０１６９】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、第１のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ａは、ポリカーボネート系ポリオールと、炭素数２〜３のポリアルキレングリコールと、炭素数４のポリアルキレングリコールとを、６：０．５：３．５（モル比）で混合したポリカーボネート／ポリエーテル（６／４）系をポリオール成分として得られた無黄変型ポリウレタン樹脂を含浸させ、熱処理することにより得られた、吸水率５質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］が６０ＭＰａの高分子弾性体である。このとき水分散液の付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１７質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した後、１４０℃で熱プレスすることにより、目付量２０００ｇ／ｍ２、見掛け密度１．０３ｇ／ｃｍ３、厚み１．９ｍｍのシートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の０．９０倍であった。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化した。
【０１７０】
次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートをニップ処理、及び高圧水流処理しながら９５℃の熱水中に１０分間浸漬することによりＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより、極細単繊維の平均繊度が０．０８５ｄｔｅｘ、目付量１４４０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７８ｇ／ｃｍ３、厚み１．８５ｍｍである、ポリウレタン弾性体Ａと繊維絡合体との複合体を得た。
【０１７１】
そして、前記複合体に、第２のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ｂの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ｂは、ポリカーボネート系ポリオールをポリオール成分とし、カルボキシル基含有モノマーを２．０質量％含有した無黄変型ポリウレタン樹脂１００質量部にカルボジイミド系架橋剤７質量部を添加して、熱処理することにより架橋構造を形成させた高分子弾性体である。ポリウレタン弾性体Ｂの吸水率は２質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］は４０ＭＰａであった。このとき水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１７質量％であった。次に、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理することにより、研磨パッド前駆体が得られた。得られた研磨パッド前駆体は、目付量１７２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．９２ｇ／ｃｍ３、厚さ１．８５ｍｍであった。
【０１７２】
得られた研磨パッド前駆体は、研削加工され、さらに、直径５１ｃｍの円形状に切断され、表面に幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を格子状に１５．０ｍｍ間隔で形成することにより、目付量１５６０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．９２ｇ／ｃｍ３、厚さ１．７ｍｍの円形状の研磨パッドが得られた。
【０１７３】
なお、得られた研磨パッドは以下の評価方法により、評価された。
【０１７４】
（１）極細単繊維の平均断面積、及び、繊維束内部の極細単繊維の集束状態の確認
得られた研磨パッドをカッター刃を用いて厚み方向に切断することにより、厚み方向の切断面を形成した。そして、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から切断面に存在する極細単繊維の断面積を求めた。ランダムに選択した１００個の断面積を平均した値を平均断面積とした。また、極細単繊維の集束状態は、得られた画像を観察し、繊維束の外周を構成する極細単繊維のみならず、内部の極細単繊維同士が高分子弾性体によって接着一体化されている状態を集束されている場合を「有」、繊維束の内部に高分子弾性体が存在していないか、あるいは、わずかしか存在しておらず、極細単繊維同士が殆ど接着一体化されていない状態を集束されていない場合を「無」と判断した。
【０１７５】
（２）単位面積当たりの繊維束の束数（繊維束密度）
前記「（１）極細単繊維の平均断面積、及び、繊維束内部の極細単繊維の集束状態の確認」の評価で用いた画像を観察し、切断面に存在する繊維束のうち、切断面に対してほぼ垂直に存在する繊維束の束数を数えた。画像１枚あたりの繊維束の本数を数えた部分の面積は約０．５ｍｍ２であった。そして、数えられた繊維束の束数を０．５ｍｍ２で割ることにより１ｍｍ２当たりに存在する繊維束の束数を計算した。１０枚の画像について単位面積当たりの繊維束の束数を求め、得られた１０個の値を平均した値を、繊維束の単位面積当たりの束数とした。
【０１７６】
（３）繊維束の平均断面積、及び断面積が４０μｍ２／束以上である繊維束の割合
研磨パッドをランダムな方向に複数個所切断し、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記各切断面をＳＥＭにより５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。得られた画像から繊維束の断面をランダムに１０００個選択した。そして、各繊維束の断面積を測定した。そして、測定された１０００個の断面積の平均を求めた。また、断面積が４０μｍ２／束以上である繊維束の数を数え、断面積が４０μｍ２以上である繊維束の割合（％）を求めた。
【０１７７】
（４）研磨パッドの表面における極細単繊維の平均断面積および繊維密度
研磨した後の研磨パッドの表面を酸化オスミウムで染色した。そして染色された表面をＳＥＭにより１００〜２００倍で観察し、その画像を１０枚撮影した。そして、得られた各画像から極細単繊維の平均断面積および密度（１ｍｍ２あたりの極細単繊維の本数）を求めた。そして、算出された１０点の平均断面積及び密度をさらに平均した値を、表面における極細単繊維の断面積および繊維密度とした。
【０１７８】
（５）５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率
得られた研磨パッドを縦４ｃｍ×横１０ｃｍに切り抜いた。そして、２０℃、６５％ＲＨの条件下に３日間放置して乾燥した。そして、５０℃の温水中でディップ及びニップを３回繰り返した後、５０℃の温水中に３日間浸漬することにより飽和膨潤させた。そして、温水から取り出した研磨パッドの表面に付着した水滴をＪＫワイパー１５０−Ｓ（株式会社クレシア製）で拭き取った。そして、研磨パッドの乾燥直後の質量と、飽和膨潤後の質量から、下記式により５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率を求めた。
【０１７９】
吸水率（％）＝
（飽和膨潤時の研磨パッドの質量−乾燥直後の研磨パッドの質量）／乾燥直後の研磨パッドの質量×１００
【０１８０】
（６）５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率及び損失弾性率
得られた研磨パッドを縦４ｃｍ×横０．５ｃｍに切り抜いてサンプルを作製した。そして、サンプル厚みをマイクロメーターで測定した。そして、５０℃の温水中でディップ及びニップを３回繰り返した後、５０℃の温水中に３日間浸漬することにより飽和膨潤させた。そして、温水から取り出した研磨パッドの表面に付着した水滴をＪＫワイパー１５０−Ｓ（株式会社クレシア製）で拭き取った。そして膨潤処理後のサンプルを用いて、動的粘弾性測定装置（ＤＶＥレオスペクトラー、（株）レオロジー社製）により、周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分の条件で、５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］および損失弾性率［Ｅ’’（５０℃、ｗｅｔ）］を求めた。
【０１８１】
（７）研磨パッドの見掛け密度及び研磨パッド充填率
ＪＩＳ  Ｋ  ７１１２に準じて、得られた研磨パッドの見掛け密度を測定した。一方、研磨パッドを構成する各構成成分の構成比率と各構成成分の密度とから、空隙が存在しない場合の繊維絡合体と高分子弾性体との複合体の理論密度を算出した。そして、前記理論密度に対する前記見掛け密度の割合を、研磨パッド充填率（研磨パッドの空隙を除いた部分の体積割合）とした。なお、各成分の密度は、例えば、変性ＰＥＴ（１．３８ｇ／ｃｍ３）、ポリウレタン弾性体（１．０５ｇ／ｃｍ３）、ＰＶＡ系樹脂（１．２５ｇ／ｃｍ３）である。
【０１８２】
（８）繊維絡合体充填率
（５）で求めた研磨パッド充填率から、高分子弾性体の密度と構成比率の積から求めた高分子弾性体の充填率を減じることにより、繊維絡合体の繊維絡合体充填率を算出した。
【０１８３】
（９）ウェブ絡合シートの層間剥離力
ＪＩＳ  Ｋ６８５４−３に準拠し、湿熱収縮処理前のウェブ絡合シートを縦２３ｃｍ、幅２．５ｃｍの形状に切断して試験片を作製した。そして、前記試験片の一端に、厚み方向に対して垂直な方向で、厚み方向の中央部にカミソリで切れ目を入れた後、手で引っ張って約１００ｍｍ剥離した。そして得られた２つの剥離部分の両端を引張試験機のチャックに挟んだ。そして、引張試験機により、引張速度１００ｍｍ／分で引っ張ったときの応力−ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を得、その平坦部分の平均応力から層間剥離力を求めた。なお、Ｎ＝３のときの平均値を層間剥離力とした。
【０１８４】
（１０）研磨パッドのＤ硬度
ＪＩＳ  Ｋ  ７３１１に準じて、研磨パッドの２３℃におけるＤ硬度を測定した。
【０１８５】
（１１）連通孔構造の有無
研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出するか否かにより、連通孔構造の有無を確認した。
【０１８６】
（１２）研磨パッドの研磨性能評価
円形状研磨パッドの裏面に粘着テープを貼り付けた後、ＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に装着した。そして、番手＃３２５のダイヤモンドドレッサー（三菱マテリアル株式会社製のＭＥＣ３２５Ｌ）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で、蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面を研削することによりコンディショニング（シーズニング）を行った。
【０１８７】
次に、プラテン回転数５０回転／分、ヘッド回転数４９回転／分、研磨圧力３５ｋＰａの条件において、キャボット社製砥粒スラリーＳＳ１２を１２０ｍｌ／分の速度で供給しながら、酸化膜表面を有する直径６インチのシリコンウエハを１００秒間研磨した。そして、研磨後のシリコンウエハ面内の任意の４９点の厚みを測定し、各点における研磨された厚みを研磨時間で除することにより、研磨レート（ｎｍ／分）を求めた。そして、４９点の研磨レートの平均値を研磨レート（Ｒ）とし、また、その標準偏差（σ）を求めた。
【０１８８】
そして、下式により平坦性を評価した。なお、平坦性の値が小さいほど、平坦化性能に優れていることを示す。
【０１８９】
平坦性（％）＝（σ／Ｒ）×１００        
次に、前記研磨した研磨パッドを湿潤状態で２５℃で２４時間放置した。そして、その後、シーズニングを行った後、再度、同様に研磨を行った後の、研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１９０】
さらに、シーズニングと研磨とを交互に３００回繰り返し、３００回目の研磨時の研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１９１】
また、上記研磨後のシリコンウエハの表面に存在する０．１６μｍ以上の大きさの傷の数をウエハ表面検査装置Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて、測定することにより、スクラッチ性を評価した。
〈評価結果〉
得られた研磨パッドの極細単繊維の平均断面積は６．５μｍ２であり、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率は１８％であった。また、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］は４５０ＭＰａ、５０℃における損失弾性率［Ｅ’’（５０℃、ｗｅｔ）］は５６ＭＰａであった。また、研磨パッド表面の極細単繊維の平均断面積が６．５μｍ２であり、その繊維密度は３２００本／ｍｍ２であった。また、研磨パッド充填率は７２％であり、繊維絡合体充填率は４５％であった。また、研磨パッドが連通孔を有していることを水が浸透、通過することにより確認した。また、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は６９／３１であった。また、Ｄ硬度は６３であった。
【０１９２】
また、ＳＥＭによる観察から、ポリウレタン弾性体が繊維束の内部に存在しており、極細単繊維を集束していることが確認された。また、高分子弾性体が前記繊維束同士を結着していることが確認された。また、前記ポリウレタン弾性体が非多孔質状であることが確認された。このときのＳＥＭ写真の一例を、図３及び図４に示す。
【０１９３】
また、断面積が４０μｍ２以上である繊維束の割合は９０％であって、繊維束の平均断面積は１５０μｍ２であった。また、研磨パッド断面の単位面積当たりの繊維束の束数は１５００束／ｍｍ２であった。結果を表１にまとめて示す。
【０１９４】
［実施例２］
ウェブ絡合シートを熱プレスする工程までは実施例１と同様に行い、熱プレスされたウェブ絡合シートを得た。
【０１９５】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去することにより、極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体を得た。そして、得られた繊維絡合体にポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度５０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の固形分付着量は繊維絡合体の質量に対して、４４質量％であった。次に、水分散液が含浸された繊維絡合体を９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理した。そして、１４０℃で乾燥処理した後、さらに、１４０℃で熱プレスすることにより研磨パッド前駆体が得られた。そして、得られた研磨パッド前駆体は、実施例１と同様にして後加工され、目付量１５００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８８ｇ／ｃｍ３、厚さ１．７ｍｍの円形状の研磨パッドが得られた。結果を表１にまとめて示す。
【０１９６】
［実施例３］
海島型複合繊維を形成するために、島数２５島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用いる代わりに、島数６４島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用い、ウェブ絡合シートに含浸させる第１のポリウレタン弾性体の水性分散液、及び、第２の無黄変型ポリウレタン弾性体の水性分散液の固形分付着量を各々１７質量％にする代わりに、各々１２質量％にした以外は実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１５００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８８ｇ／ｃｍ３、厚さ１．７ｍｍであった。結果を表１にまとめて示す。
【０１９７】
［実施例４］
海島型複合繊維の製造において、ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴの比率を２５：７５とする代わりに、１５：８５とし、また、第１のポリウレタン弾性体の水性分散液、及び第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の固形分濃度をそれぞれ５０質量％とした以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１９００ｇ／ｍ２、見掛け密度１．１２ｇ／ｃｍ３、厚み１．７ｍ、研磨パッド充填率９０％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は５８／４２であった。結果を表１にまとめて示す。
【０１９８】
［実施例５］
ウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理することにより、面積収縮率を５２％にする代わりに、７０℃、６０％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理することにより、面積収縮率を３５％に調整すること以外は、実施例１と同様にしてウェブ絡合シートを得た。なお、収縮され、熱プレスされて得られたウェブ絡合シートは、目付量１２９０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．６０ｇ／ｃｍ３、厚み２．１５ｍｍであった。
【０１９９】
そして、得られた収縮されたウェブ絡合シートを用いて、第１のポリウレタン弾性体の水性分散液、及び第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の固形分濃度をそれぞれ２５質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１１９０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７２ｇ／ｃｍ３、厚み１．７ｍ、研磨パッド充填率５８％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は６７／３３であった。結果を表１にまとめて示す。
【０２００】
［実施例６］
海島型複合繊維を形成するために、島数２５島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用いる代わりに、島数５島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１５８０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８８ｇ／ｃｍ３、厚み１．８ｍ、ＳＥＭによる観察から、表面の繊維密度は７００本／ｍｍ２であった。結果を表１にまとめて示す。
【０２０１】
［実施例７］
海島型複合繊維の形成において、変性ＰＥＴの代わりに、ポリアミド６とポリアミド１２とポリアミド６６の共重合ポリアミド（Ｔｇ５５℃、吸水率６質量％）を用いて海島型複合繊維を製造した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１３９０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８０ｇ／ｃｍ３、厚み１．７ｍｍであった。結果を表１にまとめて示す。
【０２０２】
［実施例８］
「（１０）研磨パッドの研磨性能評価」において、キャボット社製砥粒スラリーＳＳ１２を用いる代わりに、昭和電工製砥粒スラリーＧＰＬ−Ｃ１０１０を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１にまとめて示す。
【０２０３】
［実施例９］
「（１０）研磨パッドの研磨性能評価」において、シリコンウエハを銅プレートに変更し、研磨に用いるスラリーをフジミインコーポレーテッド製ＰＬ７１０１（３５％過酸化水素水混合量＝スラリー１０００ｇあたり３０ｃｃ）、スラリー流量を２００ｍｌ／分に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１にまとめて示す。
【０２０４】
［実施例１０］
「（１０）研磨パッドの研磨性能評価」において、シリコンウエハをベアシリコンウエハに変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１にまとめて示す。
【０２０５】
［比較例１］
ＰＥＴを溶融紡糸することにより、平均繊度２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維を溶融紡糸し、得られた長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）を得た。
【０２０６】
得られたスパンボンドシートから、実施例１と同様にして重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブを実施例１と同様に、ニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は８４０ｇ／ｍ２、層間剥離力は１２ｋｇ／２．５ｃｍであった。次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることによりウェブ絡合シートを得た。
【０２０７】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１７質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、９０％ＲＨ雰囲気条件で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化して、研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを実施例１と同様にして評価した。結果を表１にまとめて示す。
【０２０８】
［比較例２］
ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴとを４０：６０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。そして得られた海島型複合繊維を延伸及び捲縮した後、カットすることにより、繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維をカード及びクロスラッパーすることにより、目付量３０ｇ／ｍ２の短繊維ウェブが得られた。
【０２０９】
スパンボンドシート（長繊維ウェブ）を用いる代わりに、得られた短繊維ウェブを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成し、評価した。なお、短繊維ウェブから得られたウェブ絡合シートをスチーム処理したときの面積収縮率は３０％であった。結果を表１にまとめて示す。
【０２１０】
［比較例３］
実施例１と同様にして製造された、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、３４質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化した。次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより研磨パッドを得た。
【０２１１】
得られた研磨パッド中の繊維束の内部には、ポリウレタン弾性体がほとんど存在しておらす、極細単繊維は実質的に集束されていなかった。得られた研磨パッドを実施例１と同様にして評価した。結果を表１にまとめて示す。また、得られた研磨パッド断面の１００倍のＳＥＭ写真を図７に示す。
【０２１２】
［比較例４］
高分子弾性体として、ポリウレタン弾性体の水性分散液を用いてポリウレタン弾性体を形成する代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液に溶解させたポリウレタン樹脂溶液（固形分濃度１２質量％）を含浸し４０℃のＤＭＦと水の混合液中で湿式凝固させてポリウレタン弾性体を形成した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドの研磨パッド充填率は５７％で、ポリウレタン弾性体が多孔質状に存在していた。また、ＳＥＭによる断面観察から、得られた研磨パッドにおいては、繊維束の内部にポリウレタン弾性体が少量存在していたが、実質的に集束されていなかった。また、断面積が４０μｍ２以上である繊維束の割合は５％であった。また、繊維絡合体充填率は４３％であった。
【０２１３】
結果を表１にまとめて示す。なお、研磨性能評価においては、スクラッチ性や研磨安定性が悪く、また、研磨中における繊維の脱落が見られた。また、研磨中の目詰まりが多かった。
【０２１４】
［比較例５］
極細単繊維化した後にポリウレタン弾性体を充填する代わりに、メチルメタクリレートモノマーをシートに浸漬し窒素中で重合した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッド充填率は９８％であった。評価結果を表１に示す。
【０２１５】
【表１】
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【０２１６】
本発明に係る実施例１〜７の研磨パッドは、何れも研磨レートに優れており、また平坦化性能も優れており、さらに、スクラッチの発生も少なかった。これは、繊維束を構成する極細単繊維が高分子弾性体により集束されているために、高い剛性を維持することができ、また、５０℃の温水で飽和膨潤したときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１００〜８００ＭＰａに調整されていることにより、研磨の際に摩擦熱が発生した場合においても、高い剛性を長時間維持することができ、これらにより、高い平坦化性能が得られるものと考えられる。また、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％の範囲であること、及び、研磨パッド表面に高い繊維密度で極細単繊維が表出しているために、砥粒スラリーを充分に保持することができる。これにより、高い研磨レートが得られると思われる。また、研磨パッド表面に表出した極細単繊維がクッションの役割をして、局所的な荷重が掛かりにくいこと、及び、繊維が抜けないこと等により、スクラッチの発生を抑制するものと考えられる。また、研磨条件を代えて研磨性能を評価した実施例８〜１０においても、研磨安定性に優れており、また、平坦化性能が優れていた。
【０２１７】
一方、極細単繊維を用いる代わりに、通常の繊度のＰＥＴ繊維を用いた比較例１の研磨パッドにおいては、研磨パッド表面に繊度の高いＰＥＴ繊維が表出しているために、極細単繊維のようなクッション性がないためにスクラッチが多く発生した。また、砥粒スラリーの保持性も悪いために研磨レートも低かった。また、長繊維ウェブを用いる代わりに、短繊維ウェブを用いて得られた比較例２の研磨パッドは、研磨レート及び平坦化性能が低く、また、スクラッチ性も低かった。これは、研磨時における剛性が低く、また、研磨パッド表面の極細単繊維が少ないこと等によるものであると考えられる。また、長時間用いた場合には、平坦化性能が大幅に低下した。これは、研磨パッドが砥粒スラリーを経時的に吸収することにより、研磨パッドが変形するためであると考えられる。また、極細単繊維が集束されていない比較例３及び比較例４においては、繊維束が集束されている実施例１に比べて、研磨時における剛性が著しく低いために、平坦化性能が低く、また、スクラッチの発生が多く見られた。また、研磨パッド充填率が９８％と高い比較例５の研磨パッドにおいては、研磨レートが低く、またスクラッチの発生も多かった。これは、表面に表出する単繊維が少なく、また、空隙が少なすぎるために砥粒保持性が悪くなること、及び、研磨の際に剛性が高すぎることによると思われる。
【産業上の利用可能性】
【０２１８】
本発明に係る研磨パッドは、シリコンウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク、ガラス基板、光学製品、または、各種金属等を研磨するための研磨パッドとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１９】
【図１】図１は本実施形態の研磨パッド１０の模式図である。
【図２】図２は本実施形態の研磨パッド１０の厚み方向断面の部分拡大模式図である。
【図３】図３は極細単繊維が高分子弾性体により集束されてなる繊維束の垂直方向の断面模式図である。
【図４】図４は研磨パッド１０を用いたケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）の模式説明図である。
【図５】図５は実施例１で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（１００倍）である。
【図６】図６は実施例１で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（５００倍）である。
【図７】図７は比較例３で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（１００倍）である。
【符号の説明】
【０２２０】
１  繊維束
２  高分子弾性体
３  極細単繊維
４  空隙
４ａ  空隙（連通孔）
５  繊維絡合体
１０  研磨パッド
２０  研磨装置
２１  ターンテーブル
２２  砥粒スラリー供給管
２３  コンディショナ
２４  被研磨基材
２５  砥粒スラリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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