(57)【要約】  本発明は、研磨性能と研磨スラリーの排出特性とに優れた研磨パッドを提供することを目的とする。  研磨部と溝部とを研磨面に有する研磨パッドであって、前記溝部の表面は、未発泡部を有し、前記研磨部の表面は、発泡部が表出している研磨パッド。
2018181347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨部と溝部とを研磨面に有する研磨パッドであって、
前記溝部の表面は、未発泡部を有し、前記研磨部の表面は、発泡部が表出している研磨パッド。
【請求項２】
前記溝部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、10μｍ〜30μｍであり、前記研磨部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、30μｍ〜100μｍである請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記溝部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、0.1μｍ〜10μｍであり、前記研磨部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、10μｍ〜45μｍである請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
（前記研磨部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ））−（前記溝部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ））の値が、20μｍ〜70μｍである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
（前記研磨部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ））−（前記溝部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ））の値が、5μｍ〜35μｍである請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項６】
３次元の気泡構造を有する、熱可塑性樹脂からなる樹脂発泡体を有し、前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリカーボネート樹脂からなる群から選択された少なくとも１種である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨性能と研磨スラリーの排出特性に優れた研磨パッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）内の磁気ディスクや半導体ウエハなどの薄板部材の研磨処理では、被処理体の表面に微小傷や潜傷等が発生しない加工が要求されることから、微小砥粒を含有する研磨スラリーを供給しながら、不織布系あるいは発泡体系の研磨パッドを用いて平滑鏡面加工が行われている。【０００３】
研磨パッドには、平滑鏡面加工のために、研磨性だけではなく、研磨スラリーの排出特性が要求される。そこで、研磨スラリーの供給と排出のバランス（排出特性）を向上させるために、研磨表面に溝を有する研磨層であって、該溝の内面の平均粗さ（Ｒａ）を１．０〜５．０μｍ とした研磨パッドが提案されている（特許文献１）。【０００４】
しかし、特許文献１の研磨パッドでは、多孔質材に対して切削等で溝を形成し、レーザー溶融等の後加工により溝内面を非孔質面としているため、加工が煩雑である。また、研磨層の研磨表面の状態（特に粗さ）について特定されておらず、研磨性と研磨スラリーの排出特性とを両立することができない場合があるという問題、従って、優れた平滑鏡面加工が得られない場合があるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８６２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、研磨性能と研磨スラリーの排出特性とに優れた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】
【０００７】
本発明の態様は、研磨部と溝部とを研磨面に有する研磨パッドであって、前記溝部の表面は、未発泡部を有し、前記研磨部の表面は、発泡部が表出している研磨パッドである。【０００８】
上記態様の研磨パッドでは、研磨面は、研磨対象である被処理体を研磨する研磨部と、被処理体を研磨する際に研磨パッドへ供給される研磨スラリーを研磨パッドから外部へ排出するための溝部と、を有している。研磨部の表面には発泡体の発泡部が表出し、溝部の表面は未発泡部を有するので、研磨部表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、溝部表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）よりも大きく、研磨部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、溝部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも大きい態様となっている。【０００９】
本発明の態様は、前記溝部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、10μｍ〜30μｍであり、前記研磨部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、30μｍ〜100μｍである研磨パッドである。【００１０】
本発明の態様は、前記溝部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、0.1μｍ〜10μｍであり、前記研磨部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、10μｍ〜45μｍである研磨パッドである。【００１１】
本発明の態様は、（前記研磨部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ））−（前記溝部の表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ））の値が、20μｍ〜70μｍである研磨パッドである。【００１２】
本発明の態様は、（前記研磨部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ））−（前記溝部の表面の算術平均粗さ（Ｒａ））の値が、5μｍ〜35μｍである研磨パッドである。【００１３】
本発明の態様は、３次元の気泡構造を有する、熱可塑性樹脂からなる樹脂発泡体を有し、前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリカーボネート樹脂からなる群から選択された少なくとも１種である研磨パッドである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の態様によれば、溝部の表面が未発泡部を有することにより、研磨スラリーを円滑に研磨パッドから排出できる。従って、研磨処理によって研磨スラリーに混入した研磨かす（研磨残渣）が、研磨パッドに滞留することを防止できる。また、研磨スラリーを円滑に研磨パッドから排出できるので、研磨パッドの昇温を防止できる。一方で、研磨部の表面には発泡部が表出している、すなわち、その表面は粗いことから、研磨部の研磨性能が向上し、また、表出した発泡部に研磨スラリーが捕らえられる点でも、研磨部の研磨性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態例に係る研磨パッドの部分側面断面図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る研磨パッドの製造方法例で使用する樹脂部材の部分側面断面図である。
【図３】（a）図は、本発明の実施形態例に係る研磨パッドの製造方法例に使用する溝部形成用型部材全体の説明図、（b）図は、溝部形成用型部材のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】溝部形成用型部材を用いた、本発明の実施形態例に係る研磨パッドの製造方法例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態例に係る研磨パッドについて、図面を用いながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施形態例に係る研磨パッド１では、研磨側の面である研磨面１０は、研磨部１１と溝部１２とを有している。研磨部１１は、研磨対象である被処理体（図示せず）を研磨する部位である。溝部１２は、被処理体を研磨する際に研磨パッドへ供給される研磨スラリーと研磨かすとを研磨面１０から外部へ排出するための部位である。
【００１８】
研磨パッド１は、表層が未発泡部である表面未発泡層１３と、表面未発泡層１３の内部に設けられた発泡部１４と、を有する樹脂発泡体１５を備えている。研磨パッド１では、研磨部１１の略全表面にて、樹脂発泡体１５の発泡部１４が表出している。従って、研磨パッド１では、研磨部１１の表面は表面未発泡層１３を有していない。
【００１９】
樹脂発泡体１５の発泡部１４は、気泡壁１６で区画された気泡１７が複数密集して形成された、３次元の気泡構造となっている。研磨部１１では、３次元の気泡構造が表面から露出しているので、研磨部１１の表面では、気泡１７の内面が露出している態様となっている。従って、研磨部１１の表面は、多孔質の構造となっている。研磨部１１では、表面未発泡層１３を研磨処理等にてあらかじめ除去することで、発泡部１４を表出させることができる。
【００２０】
一方で、溝部１２の表面は、樹脂発泡体１５の未発泡部を有している。すなわち、溝部１２の表面は、表面未発泡層１３となっている。表面未発泡層１３には、発泡処理による気泡は形成されていない。研磨パッド１では、溝部１２表面の略全域が未発泡部である表面未発泡層１３となっている。従って、溝部１２の表面は、気泡１７の内部、すなわち、気泡壁１６の内面は露出しておらず、多孔質の構造は表出していない。
【００２１】
上記から、表面未発泡層１３となっている溝部１２の表面は滑らかであり、発泡部１４が表出している研磨部１１の表面は、溝部１２の表面よりも粗くなっている。すなわち、研磨部１１の表面は、溝部１２の表面よりも、最大高さ粗さ（Ｒｚ）、算術平均粗さ（Ｒａ）ともに大きい値となっている。なお、本明細書中、「最大高さ粗さ（Ｒｚ）」及び「算術平均粗さ（Ｒａ）」は、レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製、VX-X150）にて測定した値を意味する。
【００２２】
研磨部１１表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、特に限定されないが、例えば、その下限値は、表面が粗いことによる研磨部１１の研磨性能向上の点から20μｍ以上が好ましく、表出した発泡部１４の気泡壁１６内面に研磨スラリーが捕らえられて研磨部１１の研磨性能がさらに向上する点から25μｍ以上がより好ましく、30μｍ以上が特に好ましい。一方で、研磨部１１表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）の上限値は、例えば、樹脂発泡体１５の製造容易性の点から100μｍ以下が好ましく、65μｍ以下がより好ましく、55μｍ以下が特に好ましい。
【００２３】
研磨部１１表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、特に限定されないが、例えば、その下限値は、表面が粗いことによる研磨部１１の研磨性能向上の点から10μｍ以上が好ましく、表出した発泡部１４の気泡壁１６内面に研磨スラリーが捕らえられて研磨部１１の研磨性能がさらに向上する点から15μｍ以上がより好ましく、25μｍ以上が特に好ましい。一方で、研磨部１１表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の上限値は、例えば、樹脂発泡体１５の製造容易性の点から45μｍ以下が好ましく、35μｍ以下が特に好ましい。
【００２４】
溝部１２表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、特に限定されないが、例えば、その下限値は、樹脂発泡体１５の製造容易性の点から10μｍ以上が好ましく、15μｍ以上が特に好ましい。一方で、最大高さ粗さ（Ｒｚ）の上限値は、例えば、研磨スラリーを円滑に研磨パッドから排出して、被処理体への研磨処理によって研磨スラリーに混入した研磨かすが、研磨パッドに滞留することを確実に防止する点から30μｍ以下が好ましく、研磨スラリーを円滑に研磨パッドから排出して研磨パッドの昇温を確実に防止する点から25μｍ以下がより好ましく、20μｍ以下が特に好ましい。
【００２５】
溝部１２表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、特に限定されないが、例えば、その下限値は、樹脂発泡体１５の製造容易性の点から0.1μｍ以上が好ましく、0.5μｍ以上が特に好ましい。一方で、算術平均粗さ（Ｒａ）の上限値は、例えば、研磨スラリーを円滑に研磨パッドから排出して、被処理体への研磨処理によって研磨スラリーに混入した研磨かすが、研磨パッドに滞留することを確実に防止する点から10μｍ以下が好ましく、研磨スラリーを円滑に研磨パッドから排出して研磨パッドの昇温を確実に防止する点から5μｍ以下がより好ましく、3μｍ以下が特に好ましい。
【００２６】
（研磨部１１表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ））−（溝部１２表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ））の値、すなわち、研磨部１１表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）と溝部１２表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）の差は、特に限定されないが、例えば、その下限値は、研磨性能と研磨スラリーの排出特性とのバランスを向上させる点から20μｍ以上が好ましく、30μｍ以上が特に好ましい。一方で、研磨部１１表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）と溝部１２表面の最大高さ粗さ（Ｒｚ）の差の上限値は、特に限定されないが、樹脂発泡体１５の製造容易性の点から70μｍ以下が好ましく、60μｍ以下が特に好ましい。
【００２７】
（研磨部１１表面の算術平均粗さ（Ｒａ））−（溝部１２表面の算術平均粗さ（Ｒａ））の値、すなわち、研磨部１１表面の算術平均粗さ（Ｒａ）と溝部１２表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の差は、特に限定されないが、例えば、その下限値は、研磨性能と研磨スラリーの排出特性とのバランスを向上させる点から5μｍ以上が好ましく、10μｍ以上が特に好ましい。一方で、研磨部１１表面の算術平均粗さ（Ｒａ）と溝部１２表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の差の上限値は、特に限定されないが、樹脂発泡体１５の製造容易性の点から35μｍ以下が好ましく、30μｍ以下が特に好ましい。
【００２８】
樹脂発泡体１５の材料は、特に限定されないが、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ樹脂）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）等の硬質樹脂を挙げることができる。
【００２９】
また、研磨パッド１に備えられている樹脂発泡体１５の厚さは、特に限定されないが、例えば、約０．５〜２．０ｍｍの範囲を挙げることができ、研磨パッド１では、約１．０ｍｍとなっている。また、溝部１２の深さは、特に限定されないが、例えば、約０．２〜１．０ｍｍの範囲を挙げることができ、研磨パッド１では、約０．５ｍｍとなっている。
【００３０】
樹脂発泡体１５は、複数の気泡（セル）とこれらのセルが相互に独立した区画を有するように気泡壁で区画されて構成された３次元セル構造を有している。平均気泡径は、特に限定されないが、例えば、４〜５０μｍが好ましく、平均気泡壁厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜５μｍが好ましい。ここで、気泡径とは、任意の断面における気泡を同面積の円に換算した場合の直径であり、平均気泡径とは、任意に選択した１０個の気泡の気泡径の平均をいう。また、気泡壁厚さとは、任意の断面における近接する気泡間の気泡壁の最小厚さであり、平均気泡壁厚さとは、任意に選択した１０箇所の気泡壁厚さの平均をいう。平均気泡径と平均気泡壁厚さは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、日本電子製）で観察した樹脂発泡体１５の組織写真を、画像処理することで求めることができる。
【００３１】
平均気泡径が４μｍより小さいと、気泡内部に保持される砥粒が少なくなり、研磨速度が低下するとともに安定した研磨面が得られず、平均気泡径が５０μｍを超えると、気泡壁の強度が不足し、安定した研磨状態が得られずに表面品質が低下すると同時に、気泡内に研磨粒子が多量に集積し２次粒子が発生してスクラッチなどの表面欠陥が発生し易くなる。平均気泡径をこの範囲にすることにより、気泡構造がより最適化され、研磨速度に優れる。
【００３２】
また、平均気泡径と平均気泡壁厚さの比率は、４以上１０以下が好ましい。平均気泡径と平均気泡壁厚さの比率が４未満であると、気泡内部に保持される研磨粒子としての砥粒が少なくなり、研磨速度が低下するとともに安定した研磨面が得られず、１０を超えると、気泡壁の強度が不足し、安定した研磨状態が得られずに研磨速度が低下する。
【００３３】
次に、本発明の実施形態例に係る研磨パッド１の製造方法例について、図面を用いながら説明する。
【００３４】
図２に示すように、研磨パッド１の製造には、表層が未発泡部である表面未発泡層１３と表面未発泡層１３の内部に設けられた発泡部１４とを有する平板状の樹脂部材２０を使用する。表面未発泡層１３の設けられた一方の平坦面が、研磨パッド１の研磨側の面である。従って、樹脂部材２０の表面未発泡層１３の外面は、略平坦となっている。樹脂部材２０の厚さは、上記した樹脂発泡体１５の厚さであり、樹脂部材２０の表面未発泡層１３の厚さは、特に限定されないが、例えば、約２５〜１００μｍの範囲を挙げることができ、樹脂部材２０では、約５０μｍとなっている。樹脂部材２０の発泡部１４の厚さは、樹脂部材２０の厚さから樹脂部材２０の表裏の表面未発泡層１３の厚さを差し引いた厚さである。
【００３５】
上記した樹脂部材２０の表面未発泡層１３に、先ず、溝部１２を形成する。溝部１２の形成方法としては、例えば、図３（a）、（b）に示すように、ブレード状の突起部２２を有する溝部形成用型部材２１を用いることが挙げられる。溝部形成用型部材２１は、薄い平板状となっている。溝部形成用型部材２１の突起部２２の配置は、特に限定されないが、図３（a）では、同心円状に略等間隔に、複数の突起部２２が形成されている。また、突起部２２の断面形状は、特に限定されないが、図３（b）に示すように、溝部形成用型部材２１では、突起部２２の断面形状は略三角形状となっている。
【００３６】
図２の樹脂部材２０上に溝部形成用型部材２１を当てて、溝部形成用型部材２１の突起部２２の頂部を樹脂部材２０の表面未発泡層１３へ所定の圧力で押すことにより、表面未発泡層１３が発泡部１４方向へ押し込まれて、研磨パッド１に溝部１２を形成することができる。従って、図３の溝部形成用型部材２１の突起部２２の位置に対応して、樹脂部材２０の表面未発泡層１３に溝部１２が形成されることとなる。また、突起部２２の高さに対応して溝部１２の深さが特定される。従って、突起部２２の高さは、溝部１２の所望の深さに応じて、適宜選択可能であり、例えば、約０．２〜１．０ｍｍの範囲を挙げることができ、研磨パッド１を製造するための溝部形成用型部材２１では、約０．５ｍｍとなっている。溝部形成用型部材２１の材質としては、例えば、金属や硬質の樹脂等を挙げることができる。
【００３７】
樹脂部材２０に溝部形成用型部材２１を当てる方法としては、例えば、図４に示すように、溝部形成用型部材２１をロール形状とし、ロール形状の溝部形成用型部材２１を回転させながら、突起部２２を樹脂部材２０の表面未発泡層１３へ所定の圧力で押し当てることで、樹脂部材２０上に溝部１２を形成することができる。
【００３８】
溝部１２を形成した樹脂部材２０の研磨側の面のうち、溝部１２以外の部位が研磨部１１として機能する。溝部１２以外の部位の表面未発泡層１３をバフ研磨等の研磨処理で除去することで、樹脂部材２０の発泡部１４を表出させて研磨部１１とし、研磨パッド１とすることができる。
【００３９】
バフ研磨等にて除去される、表面未発泡層１３を含めた樹脂発泡体１５の厚さは、特に限定されないが、例えば、約５０〜２００μｍの範囲での除去を挙げることができ、実施形態例に係る研磨パッド１では、樹脂部材２０の表面未発泡層１３の厚さが約５０μｍであることから、約１００μｍ除去した後の態様となっている。
【００４０】
研磨パッド１の上記した製造方法例では、表面未発泡層１３と発泡部１４を有する樹脂部材２０にブレード状の突起部２２を押し当てることで表面平滑な溝部１２を形成できるので、研磨パッド１の製造が容易である。また、樹脂部材２０に突起部２２を押し当てることで溝部１２を形成できるので、突起部２２の形状、配置を変更することで、溝部１２の形状、配置を変更でき、溝部１２の設計の自由度を向上させることができる。
【００４１】
表面未発泡層１３と発泡部１４を有する樹脂部材２０の製造方法としては、特に限定されず、公知の方法を利用できる。例えば、所定の未発泡樹脂の成形体を高圧容器中に封入し、この高圧容器に不活性ガスを注入して、加圧下、成形体に不活性ガスを浸透させる。不活性ガスを浸透後、圧力容器内の圧力を解放してから成形体を加熱して発泡させ、さらに成形体を冷却して、表面未発泡層１３と発泡部１４を有する樹脂部材２０を製造する方法を挙げることができる。あるいは、発泡層を形成するための熱可塑性樹脂層に気泡化核剤を添加したり、非発泡層を形成するための熱可塑性樹脂層に結晶化核剤、結晶化促進剤を添加しておくことでも、各樹脂層の発泡性をある程度制御することができる。また、各層の形成に用いる熱可塑性樹脂として特定の樹脂を採用することにより、さらに厳密に発泡性を制御することが可能になる。上記発泡条件を適宜調整することで、気泡１７の寸法、気泡壁１６の寸法、気泡１７の密集状態等を調節して、研磨部１１の最大高さ粗さ（Ｒｚ）及び算術平均粗さ（Ｒａ）を調節することができる。
【００４２】
本発明の実施形態例に係る研磨パッドでは、例えば、磁気ディスクや半導体ウエハ、各種基板、電子材料を研磨する研磨装置に用いることができる。前記研磨装置としては、例えば、研磨パッドを内面に配置した下定盤と、下定盤の研磨パッド上に半導体ウエハなどの被処理体を支持する支持部材と、研磨パッドを内面に配置し、半導体ウエハなどの被処理体へ所定の加圧を行う上定盤と、研磨スラリー供給手段と、を備えた研磨装置などを挙げることができる。
【００４３】
次に、本発明の研磨パッドの他の実施形態例について説明する。上記実施形態例に係る研磨パッド１では、研磨部１１の全表面から発泡部１４が表出し、研磨部１１は表面未発泡層１３を有していなかったが、これに代えて、研磨部１１のうち、一部の表面から発泡部１４が表出し、それ以外の表面では、表面未発泡層１３となっている態様としてもよい。
【００４４】
また、上記した溝部形成用型部材では、突起部の断面は略三角形状であったが、突起した態様であれば、その形状は限定されず、これに代えて、例えば、台形等の四角形や五角形等の多角形、略半楕円形、略半円形などでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の研磨パッドは、研磨性能と研磨スラリーの排出特性とに優れるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、高度な平滑鏡面加工が要求される磁気ディスクや半導体ウエハの研磨の分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００４６】
１                研磨パッド
１０              研磨面
１１              研磨部
１２              溝部
１３              表面未発泡層
１４              発泡部
１５              樹脂発泡体
【図１】
2018181347.tif 000003
【図２】
2018181347.tif 000004
【図３】
2018181347.tif 000005
【図４】
2018181347.tif 000006
【国際調査報告】
2018181347.tif 000007
2018181347.tif 000008
2018181347.tif 000009
2018181347.tif 000010