(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式成膜法で連続形成された発泡体の開孔が表面層を除去することにより形成された軟質プラスチックシートを備えた研磨布において、前記軟質プラスチックシートは、厚みが０．７ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であるとともに、前記開孔は、開孔径３０μｍ〜５０μｍの開孔の割合が５０％以上、前記開孔が形成された表面の１ｍｍ２あたりの開孔数が５０個〜１００個であり、前記発泡のうち一部の発泡は前記軟質プラスチックシートの厚さ方向の長さの７割以上の長さを有する長発泡であり、前記長発泡の開孔の孔径は前記開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置の孔径に対する割合の平均値が０．６５〜０．９５であることを特徴とする研磨布。
【請求項２】
前記軟質プラスチックシートは、かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ３〜０．４ｇ／ｃｍ３の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】
前記軟質プラスチックシートは、前記開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置での開孔数が、前記開孔が形成された表面の開孔数より減少する割合が３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項４】
前記開孔は、前記軟質プラスチックシートの新品状態での直径Ａに対する、前記軟質プラスチックシートが前記新品状態において前記開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置まで摩耗したときの直径Ｂの比Ｂ／Ａが、１．５５未満であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項５】
前記比Ｂ／Ａが１．０５〜１．５４の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の研磨布。
【請求項６】
前記軟質プラスチックシートは、バフ処理されることで前記開孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項７】
前記軟質プラスチックシートは、前記開孔が形成された表面がエンボス加工されたことを特徴とする請求項６に記載の研磨布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨布に係り、特に、湿式成膜法で連続形成された発泡体の開孔が表面層を除去することにより形成された軟質プラスチックシートを備えた研磨布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、シリコンウエハ、半導体デバイス、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、研磨布を使用した研磨加工が行われている。中でもシリコンウエハや半導体デバイスでは、半導体回路の集積度が急激に増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進み、表面（加工面）を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。
【０００３】
一般に、半導体デバイス等の表面を平坦化する方法としては、化学的機械的平坦化（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、以下、ＣＭＰと略記する。）法が用いられている。ＣＭＰ法では、被研磨物の加工面が研磨布に押し付けられた状態で、研磨粒子をアルカリ溶液または酸溶液に分散させたスラリ（研磨液）が供給され加工面が研磨される。スラリ中の研磨粒子による機械的作用と、アルカリ溶液または酸溶液による化学的作用とで研磨される。加工面に要求される平坦性の高度化に伴い、ＣＭＰ法に求められる研磨精度、換言すれば、研磨布に要求される性能も高まっている。
【０００４】
研磨布としては、湿式成膜法で連続形成された発泡体の開孔が表面層を除去することにより形成されたスウェード様の軟質プラスチックシートを備えた研磨布が用いられている。この軟質プラスチックシートは、水混和性の有機溶媒に軟質プラスチックを溶解させ得られた樹脂溶液をシート状の基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させること（湿式成膜法）で製造されている。凝固再生に伴い軟質プラスチックシートの表面には微多孔が厚さ数μｍ程度に亘り緻密に形成された表面層（スキン層）が形成され、内部には多数の発泡が連続して形成される。このスキン層をバフ処理等で除去することにより、表面に多数の開孔が形成されている。
【０００５】
ところが、このような研磨布では、内部に形成された発泡の孔径が表面側に近づくほど小さくなる水滴状（断面略三角状）を呈している。このため、表面に形成される開孔の孔径が小さく、研磨屑や廃スラリにより目詰まりが生じるので、寿命（ライフ）の点では十分とはいえない。寿命を向上させるために、例えば、１ｍｍ２あたり５００個以上の細孔を形成し表面粗さを特定の範囲とした研磨布が開示されている（特許文献１参照）。また、「細孔の開孔径」の「開孔部から細孔の最深部までの距離」に対する比を１／１０〜１／３とした研磨布が開示されている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０１５４１号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の技術では、開孔の目詰まりは抑えられるものの、発泡（開孔）の数や開孔密度が多い分で軟質プラスチックシートの空隙率が高くなるため、研磨加工時に軟質プラスチックシートが摩耗しやすくなる。このため、被研磨物との接触頻度の高い箇所で軟質プラスチックシートの摩耗が大きくなり（すり減ってしまい）、厚みに斑が生じることから、被研磨物の均一な研磨加工が阻害される。また、軟質プラスチックシートの内部に形成された発泡が水滴状のため、摩耗の進行により開孔の孔径が大きくなるので、被研磨物の安定した研磨加工を損なうこととなる。換言すれば、被研磨物の安定した研磨加工のためには、厚みに斑が生じる前や孔径が大きくなる前に研磨布を交換する必要があり、寿命低下を招くこととなる。特許文献２の技術では、スキン層を厚めに除去するため、軟質プラスチックシートの厚みが不十分となり、寿命を低下させてしまう、という問題がある。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、厚み斑を生じ難くすることができ、安定した研磨加工を確保し寿命を向上させることができる研磨布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、湿式成膜法で連続形成された発泡体の開孔が表面層を除去することにより形成された軟質プラスチックシートを備えた研磨布において、前記軟質プラスチックシートは、厚みが０．７ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であるとともに、前記開孔は、開孔径３０μｍ〜５０μｍの開孔の割合が５０％以上、前記開孔が形成された表面の１ｍｍ２あたりの開孔数が５０個〜１００個であり、前記発泡のうち一部の発泡は前記軟質プラスチックシートの厚さ方向の長さの７割以上の長さを有する長発泡であり、前記長発泡の開孔の孔径は前記開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置の孔径に対する割合の平均値が０．６５〜０．９５であることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、軟質プラスチックシートの厚みが０．７ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のため、研磨加工に使用可能な厚み分を確保することができるとともに、軟質プラスチックシートが、開孔が形成された表面の１ｍｍ２あたりの開孔数が５０個〜１００個のため、密度を高めることができ、厚さ方向の長さの７割以上の長さを有する長発泡の開孔の孔径が、開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置の孔径に対する割合の平均値が０．６５〜０．９５のため、研磨加工時に摩耗しながら研磨面として通常使用される２００μｍの深さ位置までの軟質プラスチックシートに占める空隙の割合が変化しにくいので、通常使用において摩耗を抑制し厚み斑を生じ難くすることができると共に、摩耗が生じても孔径の拡大が抑制されることで、安定した研磨加工を確保することができ、開孔径３０μｍ〜５０μｍの開孔の割合が５０％以上のため、目詰まりを抑制し研磨性能を長期にわたり発揮して寿命を向上させることができる。
【００１１】
本発明において、軟質プラスチックシートのかさ密度を０．２ｇ／ｃｍ３〜０．４ｇ／ｃｍ３の範囲としてもよい。また、軟質プラスチックシートの開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置での開孔数が、開孔が形成された表面の開孔数より減少する割合を３０％以下としてもよい。開孔は、軟質プラスチックシートの新品状態での直径Ａに対する、軟質プラスチックシートが新品状態において開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置まで摩耗したときの直径Ｂの比Ｂ／Ａが、１．５５未満であることが好ましく、１．０５〜１．５４の範囲であればより好ましい。軟質プラスチックシートがバフ処理されることで開孔が形成されてもよい。軟質プラスチックシートの開孔が形成された表面がエンボス加工されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、軟質プラスチックシートの厚みが０．７ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲のため、研磨加工に使用可能な厚み分を確保することができるとともに、軟質プラスチックシートが、開孔が形成された表面の１ｍｍ２あたりの開孔数が５０個〜１００個のため、密度を高めることができ、厚さ方向の長さの７割以上の長さを有する長発泡の開孔の孔径が、開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置の孔径に対する割合の平均値が０．６５〜０．９５のため、研磨加工時に摩耗しながら研磨面として通常使用される２００μｍの深さ位置までの軟質プラスチックシートに占める空隙の割合が変化しにくいので、通常使用において摩耗を抑制し厚み斑を生じ難くすることができると共に、摩耗が生じても孔径の拡大が抑制されることで、安定した研磨加工を確保することができ、開孔径３０μｍ〜５０μｍの開孔の割合が５０％以上のため、目詰まりを抑制し研磨性能を長期にわたり発揮して寿命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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る研磨布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（一般に研磨パッドと称されるため、以下、研磨パッドという。）１は、ポリウレタン樹脂で形成された軟質プラスチックシートとしてのポリウレタンシート２を備えている。
【００１５】
ポリウレタンシート２は、かさ密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３の範囲に設定されており、厚みが０．７〜２．０ｍｍの範囲に設定されている。また、ポリウレタンシート２は、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有している。ポリウレタンシート２の内部には、厚さ方向の半分程度の長さを有する発泡３と、厚さ方向の７割以上の長さを有し厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状の長発泡４とが略一様に形成されている。発泡３、長発泡４はバフ処理により開孔しており、研磨面Ｐにはそれぞれ開孔５、開孔６が形成されている。
【００１６】
発泡３は、研磨面Ｐ側に偏った位置で長発泡４同士の間に形成されており、ポリウレタンシート２の厚さ方向で長さにバラツキを有している。このため、略均等に形成された長発泡４同士の間に発泡３が略均等に形成されていることとなる。発泡３及び長発泡４の孔径は、研磨面Ｐ側の大きさが研磨面Ｐの反対面側より小さく形成されている。すなわち、発泡３及び長発泡４は、研磨面Ｐ側で縮径されている。発泡３及び長発泡４は、図示を省略した連通孔で立体網目状に連通している。
【００１７】
研磨面Ｐに形成された開孔５および開孔６は、開孔径が３０〜５０μｍの開孔が開孔全体の５０％以上を占めている。研磨面Ｐの１ｍｍ２あたりの開孔５および開孔６の開孔数は、合計で５０〜１００個に設定されている。また、開孔５および開孔６の全体の開孔数（以下、全開孔数という。）は、研磨面Ｐから少なくとも２００μｍの深さ位置での全開孔数が研磨面Ｐの全開孔数より減少する割合が３０％以下に設定されている。すなわち、全開孔数は、ポリウレタンシート２の少なくとも２００μｍの厚さ分が研磨加工により摩耗するまで、研磨加工に使用する前の全開孔数に対して７０％以上に維持されている。
【００１８】
図２に示すように、長発泡４の開孔６の研磨面Ｐでの開孔径Ｄ１は、研磨面Ｐから少なくとも２００μｍの深さ位置の開孔径Ｄ２に対する割合の平均値が０．６５〜０．９５に設定されている。換言すれば、開孔６は、ポリウレタンシート２の少なくとも２００μｍの厚さ分が研磨加工により摩耗するまで、開孔径が研磨加工に使用する前の開孔径に対して１．５５未満、すなわち、１．０５〜１．５４倍の範囲に維持されている。
【００１９】
また、研磨パッド１は、研磨面Ｐの反対面側に、研磨機に研磨パッド１を装着するための両面テープ８が貼り合わされている。両面テープ８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の両面にアクリル系接着剤等の図示しない接着剤層が形成されている。両面テープ８は、基材の一面側の接着剤層でポリウレタンシート２に貼り合わされており、他面側（ポリウレタンシート２と反対側）の接着剤層が不図示の剥離紙で覆われている。
【００２０】
（研磨パッドの製造）
研磨パッド１の製造では、湿式成膜法によりポリウレタンシート２を作製し、両面テープ８を貼り合わせる。すなわち、湿式成膜法では、ポリウレタン樹脂を有機溶媒に溶解させたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂をフィルム状に凝固再生させ、洗浄後乾燥させて帯状（長尺状）のポリウレタンシート２を作製する。以下、工程順に説明する。
【００２１】
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。得られた混合液に、長発泡４を形成させるために、発泡調整用の調整有機溶媒を適宜混合する。ポリウレタン樹脂には、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から選択して用いる。ポリウレタン樹脂の濃度は、２０〜５０％となるようにＤＭＦに溶解させる。ポリウレタン樹脂の濃度が２０％に満たないと、得られるポリウレタンシートのかさ密度が低くなってしまい、反対に５０％を超えると、密度が高くなりすぎて所望の孔形成ができなくなるので好ましくない。また、ポリウレタン樹脂の溶解時に、添加剤として、カーボンブラック等の顔料、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適宜添加することができる。
【００２２】
調整有機溶媒には、水に対する溶解度がＤＭＦより小さく、ＤＭＦに溶解させたポリウレタン樹脂を凝固（ゲル化）させることなく、ポリウレタン樹脂を溶解させた混合液に略均一に混合又は分散できるものを用いる。具体例としては、酢酸エチル、イソプロピルアルコール等を挙げることができる。調整有機溶媒の配合量は、発泡３及び長発泡４の研磨面Ｐでの開孔径、開孔数に応じて設定する。本例では、開孔径、開孔数を上述した範囲に設定するため、調整有機溶媒の配合量をポリウレタン樹脂溶液の１００部に対して４５部以下の範囲で適宜調整することが好ましい。４５部を超えると、凝固速度が極端に遅くなり、上述した開孔径や開孔数のポリウレタンシート２を得ることができなくなる。得られた混合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。
【００２３】
塗布工程では、準備工程で調製されたポリウレタン樹脂溶液が常温下でナイフコータ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。本例では、開孔径、開孔数、厚さを上述した範囲に設定するため、塗布厚さを１．０〜３．０ｍｍの範囲で適宜調整することが好ましい。塗布厚さが１．０ｍｍに満たないと、開孔が形成された表面から少なくとも２００μｍの深さ位置の孔径が、表面の開孔径より大きくなりやすくなり、上述した開孔径等に設定されたポリウレタンシート２を得ることができなくなる。一方、塗布厚さが３．０ｍｍを超えると、ポリウレタン樹脂溶液が水系凝固液に浸漬される前に液垂れや塗布斑が生じやすい上、凝固速度が極端に遅くなり、上述した開孔径等に設定されたポリウレタンシート２を得ることができなくなる。また、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、ポリウレタン樹脂溶液の塗布時に成膜基材内部へのポリウレタン樹脂溶液の浸透を抑制するため、予め水又は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。
【００２４】
凝固再生工程では、塗布工程で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に厚さ数μｍ程度のスキン層（表面層）が形成される。ＤＭＦ及び調整有機溶媒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。すなわち、ＤＭＦ及び調整有機溶媒がポリウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦ及び調整有機溶媒と凝固液とが置換することにより、スキン層の内側（ポリウレタン樹脂中）に発泡３及び長発泡４が形成され、発泡３及び長発泡４を立体網目状に連通する図示を省略した連通孔が形成される。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スキン層側で脱溶媒が生じて成膜基材側がスキン層側より大きな長発泡４が形成される。このとき、ポリウレタン樹脂溶液に調整有機溶媒を添加したり、ポリウレタン樹脂溶液の塗布厚さを大きくすると、ポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦおよび調整有機溶媒と凝固液との置換の進行が遅くなる。また、凝固液の温度を上げるとスキン層の形成が早まり、内部のポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦおよび調整有機溶媒と凝固液との置換の進行が更に遅くなる。本例では、開孔径、開孔数、かさ密度を上述した範囲に設定するため、凝固液温度を２０〜５０℃の範囲で適宜調整することが好ましく、２５〜４０℃の範囲がより好ましい。凝固液温度が２０℃に満たないと、かさ密度が低く、開孔数が増加し、開孔径が小さくなるので好ましくない。特に、塗布厚を１．０ｍｍ以上とした場合、凝固液温度が低すぎると、凝固しきれずに乾燥工程に持ち込まれてしまうので好ましくない。反対に５０℃を超えると、スキン層の形成が早まりすぎて、内部のポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦおよび調整有機溶媒と凝固液との置換の進行が極端に遅くなり、上述した開孔径等に設定されたポリウレタンシート２が得られなくなる上、作業環境が悪化するので好ましくない。なお、凝固液温度は、ポリウレタン樹脂溶液と凝固液が最初に接触する最初の凝固液温度を示し、凝固液槽が複数ある場合、第２槽以降の凝固液温度には特に制限はないが、４０〜８０℃の範囲であることが好ましい。
【００２５】
ここで、発泡３及び長発泡４の形成について説明する。ポリウレタン樹脂溶液には調整有機溶媒が配合されており、調整有機溶媒の水に対する溶解度がＤＭＦより小さいため、水（凝固液）中への溶出がＤＭＦより遅くなる。また、ポリウレタン樹脂溶液では、調整有機溶媒を添加した分、ＤＭＦ量が少なくなる。このため、ＤＭＦ及び調整有機溶媒と凝固液との置換速度が遅くなるので、スキン層より内側（ポリウレタン樹脂の内部）には、長発泡４が概ね均等に分散して形成される。また、脱溶媒がスキン層の微多孔を通じて生じるため、スキン層側に偏った位置で長発泡４同士の間に発泡３が細長く形成される。
【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、ロール状に巻き取られる。
【００２７】
乾燥後の成膜樹脂はスキン層側にバフ処理が施される。バフ処理では、スキン層と反対側の面に、表面が略平坦な圧接用治具の表面を圧接し、スキン層側にバフ処理を施す。本例では、連続的に製造された成膜樹脂が帯状のため、スキン層と反対側の面に圧接ローラを圧接しながら、スキン層側を連続的にバフ処理する。これにより、図１に示すように、スキン層が除去され、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐには開孔５、開孔６が形成される。バフ処理を施すことにより、ポリウレタンシート２の厚さがほぼ一様となる。ここで得られたポリウレタンシート２では、硬度がショアＡ型で１５〜３０度の範囲、圧縮率が５〜２０％の範囲、圧縮弾性率が８５〜９８％の範囲である。硬度、圧縮率、圧縮弾性率は、特に限定されないが、軟らかすぎると被研磨物の安定した研磨加工が難しくなり、反対に硬すぎると被研磨物にスクラッチが発生しやすくなるため、上述した範囲とすることが好ましい。これらの数値は、用いるポリウレタン樹脂の種類や濃度、調整有機溶媒の配合量等で調整することができる。
【００２８】
ラミネート加工工程では、バフ処理後のポリウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面に、両面テープ８を貼り合わせる。研磨面Ｐにエンボス加工を施した後、裁断・検査工程で円形等の所望の形状に裁断する。エンボス加工のパターンには特に制限はなく、研磨加工時のスラリの移動が円滑になればよい。そして、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１を完成させる。
【００２９】
得られた研磨パッド１で被研磨物の研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨パッド１を両面テープ８の剥離紙を剥離して貼着する。研磨加工時には、被研磨物の加工面及び研磨パッド１の研磨面Ｐ間に研磨粒子を含む研磨液を供給すると共に、被研磨物及び研磨面Ｐ間を加圧しながら研磨定盤を回転させることで、被研磨物の加工面を研磨加工する。
【００３０】
（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド１の作用等について説明する。
【００３１】
従来湿式成膜法で作製されるポリウレタンシート２２では、図３に示すように、厚さ方向の半分程度の長さを有する小発泡２３と、厚さのほぼ全体にわたる長さの大発泡２４とがほぼ一様に形成されているものの、小発泡２３及び大発泡２４の孔径が表面から離れるに従い大きく増大する。特に、大発泡２４では、表面での開孔径Ｄ３が表面から２００μｍの深さ位置の開孔径Ｄ４に対する割合の平均値がおよそ０．６以下程度となる。また、小発泡２３及び大発泡２４の孔径が大きく増大するため、表面から２００μｍの深さ位置での全開孔数が表面の全開孔数より減少する割合が３０％を超えてしまう。更には、開孔数がおよそ２００〜５００個／ｍｍ２と多くなる。このようなポリウレタンシートを用いた研磨パッドで被研磨物を研磨加工すると、研磨加工の継続に伴いポリウレタンシートの摩耗が進行すると比較的短時間で小発泡２３及び大発泡２４の孔径が大きくなるため、研磨特性が変化してしまい、研磨条件の調整が難しくなる。また、発泡数（開孔数）が多い分でポリウレタンシートの空隙率が増大してかさ密度が小さくなり、研磨加工時に摩耗しやすくなり厚さ斑が生じるため、被研磨物の均一な研磨加工を損なう。被研磨物の安定した研磨加工を確保するためには、孔径が大きくなる前や厚さ斑が生じる前に研磨布の交換が必要となることから、研磨布の寿命という点で劣っている。本実施形態の研磨パッド１は、これらの問題を解決することができるものである。
【００３２】
本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２に、厚さ方向の長さの７割以上の長さを有する長発泡４が形成されており、長発泡４の研磨面Ｐでの開孔径Ｄ１が、研磨面Ｐから少なくとも２００μｍの深さ位置の開孔径Ｄ２に対する割合の平均値が０．６５〜０．９５に設定されている（図２参照）。このため、研磨加工時にポリウレタンシート２が摩耗しても、開孔径の拡大が抑制されるので、研磨面Ｐに占める開孔の割合が変化しにくくなる。これにより、研磨加工時のスラリの貯留や供給が安定化されるので、長期間に亘り被研磨物を平坦に研磨加工することができ、研磨パッド１の寿命を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施形態の研磨パッド１では、研磨面Ｐの１ｍｍ２あたりの開孔数が５０〜１００個に設定されている。このため、従来のポリウレタンシート２２と比較して開孔数が少ない分でポリウレタンシート２のかさ密度を高めることができる。これにより、研磨加工時の摩耗が抑制されるので、厚み斑を生じ難くすることができる。従って、研磨加工を繰り返しても、被研磨物の均一な研磨加工を確保することができ、研磨パッド１の寿命を向上させることができる。
【００３４】
更に、本実施形態の研磨パッド１では、開孔５、開孔６の開孔径が３０〜５０μｍの開孔が全体の５０％以上を占めている。このため、開孔径が３０μｍに満たない小径の開孔の割合が減少するので、研磨加工時に供給されるスラリや研磨屑による目詰まりを抑制することができる。これにより、研磨加工を継続することができるので、研磨性能を長期にわたり発揮することができる。
【００３５】
また更に、本実施形態の研磨パッド１では、研磨面Ｐから少なくとも２００μｍの深さ位置での全開孔数（開孔５および開孔６の全体の開孔数）が研磨面Ｐの全開孔数より減少する割合が３０％以下に設定されている。このため、研磨加工時にポリウレタンシート２の少なくとも２００μｍの厚さ分が摩耗するまでは、研磨加工に使用する前の全開孔数の７０％以上の開孔数を維持することができる。これにより、研磨性能が低下することなく発揮されるので、研磨パッド１の長寿命化を図ることができる。
【００３６】
更にまた、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２のかさ密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３の範囲に設定されている。このため、従来のポリウレタンシート２２と比較して高かさ密度となることから、摩耗を生じ難くすることができる。また、ポリウレタンシート２の厚みが０．７〜２．０ｍｍの範囲に設定されているため、研磨加工に使用可能な厚み分を確保することができる。従って、長期間にわたり研磨加工が可能となるので、研磨パッド１の寿命を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態の研磨パッド１では、発泡３及び長発泡４が連通孔で連通しているため、研磨液が連通孔を通じて発泡３及び長発泡４間を移動することから、被研磨物及び研磨パッド１間に研磨液を略均等に供給することができる。これにより、被研磨物の加工面が略均等に研磨加工されるので、加工面の均一な研磨加工が可能となり平坦性を向上させることができる。また、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐと反対面側にＰＥＴ製フィルムの基材を有する両面テープ８が貼り合わされている。このため、柔軟なポリウレタンシート２が両面テープ８の基材に支持されるので、研磨パッド１の搬送時や研磨機への装着時の取り扱いを容易にすることができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、ポリウレタンシート２の内部に長発泡４を形成させるために、ポリウレタン樹脂溶液濃度の調整、調整有機溶媒の混合、塗布厚さの調整、凝固液温度の調整を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。長発泡４の開孔径や全開孔数を上述した範囲に設定するためには、ポリウレタンシート２のかさ密度を高めるような湿式成膜条件、すなわち、凝固再生工程での脱溶媒が遅くなるような条件を設定すればよく、上述した以外に、例えば、脱溶媒を遅らせる凝固液組成にすること、脱溶媒を遅らせる添加剤を配合すること等を挙げることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、湿式成膜後の成膜樹脂にバフ処理を施すことでスキン層を除去し開孔を形成させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。研磨面Ｐに開孔を形成させる方法としては、スキン層を除去できる方法であればよく、例えば、スライス処理を施すようにしてもよい。スライス処理を施す場合は、成膜樹脂が柔軟で弾性を有することを考慮すれば、例えば、張力をかけながらスライス処理を施すことでスキン層を除去した略平坦なポリウレタンシート２を得ることができる。
【００４０】
更に、本実施形態では、湿式成膜時の成膜基材にＰＥＴ製フィルム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く、例えば、不織布や織布等を用いるようにしてもよい。この場合は、凝固再生したポリウレタン樹脂を成膜基材と剥離することが難しいため、剥離せずそのまま洗浄、乾燥させた後、ポリウレタン樹脂と反対側の面に両面テープ８を貼り合わせればよい。また、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面に両面テープ８を貼り合わせる例を示したが、例えば、ポリウレタンシート２と両面テープ８との間に、ポリウレタンシート２を支持する支持材を貼り合わせるようにしてもよい。このようにすれば、研磨パッド１の搬送や取り扱いを一層容易にすることができる。
【００４１】
また更に、本実施形態では、ポリウレタンシート２の材質にポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等のポリウレタン樹脂を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ポリエステル樹脂等を用いてもよい。ポリウレタン樹脂を用いれば、湿式成膜法で発泡３や長発泡４が形成された発泡構造のシートを容易に形成することができる。更に、本実施形態では、ポリウレタン樹脂溶液の塗布にナイフコータを例示したが、例えば、リバースコータ、ロールコータ等を用いてもよく、成膜基材に略均一な厚さに塗布可能であれば特に制限されるものではない。更に、本実施形態では、ポリウレタン樹脂の乾燥にシリンダ乾燥機を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱風乾燥機等を用いてもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド１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。
【００４３】
（実施例１）
実施例１では、ポリウレタン樹脂として、ポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂のＤＭＦ溶液１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料のカーボンブラックを３０％含むＤＭＦ分散液の４０部、成膜安定剤の疎水性活性剤の２部を混合してポリウレタン樹脂を溶解させた後、調整有機溶媒の酢酸エチルの４５部を添加しポリウレタン樹脂溶液を調製した。成膜基材にポリウレタン樹脂溶液を塗布するときの塗布厚を１．３０ｍｍ、凝固液温度を３０℃に設定した。成膜樹脂のスキン層側をバフ処理量０．１４ｍｍとしバフ番手♯１８０のサンドペーパーを使用してバフ処理し、両面テープ８を貼り合わせて実施例１の研磨パッド１を製造した。
【００４４】
（比較例１）
比較例１では、塗布厚を０．９３ｍｍ、凝固液温度を１８℃に設定する以外は実施例１と同様にした。従って、比較例１の研磨パッドは、従来の研磨パッドである（図３参照）。
【００４５】
（評価）
実施例および比較例の研磨パッドについて、ポリウレタンシート２の厚さおよびかさ密度を測定した。厚さの測定では、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１mm）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ２をかけて測定した。縦１ｍ×横１ｍのポリウレタンシート２、３を縦横１０ｃｍピッチで最小目盛りの１０分の１（０．００１mm）まで読み取り、厚さの平均値を求めた。かさ密度の測定では、単位面積あたりの重量を測定し、厚さの測定結果を用いて算出した。
【００４６】
また、開孔５および開孔６の開孔数は、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ製、ＶＨ−６３００）で約４．６ｍｍ四方の範囲を５０倍に拡大して観察し、得られた画像を画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  Ｖ２０ＬＡＢ  Ｖｅｒ．１．３）により処理することで、研磨面Ｐの１ｍｍ２あたりの全開孔数を算出した。また、開孔５および開孔６の開孔径は、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ製、ＶＨ−６３００）で約１．５ｍｍ四方の範囲を１５０倍に拡大して観察し、得られた画像を画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  Ｖ２０ＬＡＢ  Ｖｅｒ．１．３）により処理することで、研磨面Ｐでの開孔径が３０〜５０μｍの開孔が開孔全体に占める割合（開孔割合）を算出した。
【００４７】
更に、成膜したポリウレタンシート２の断面写真（走査型電子顕微鏡）から、研磨面Ｐと、研磨面Ｐからポリウレタンシート２の厚さ方向に２００μｍの位置とで研磨面Ｐに沿う方向の１ｍｍあたりの開孔数（発泡数）を測定し、２００μｍの位置での全開孔数が研磨面Ｐでの全開孔数より減少する割合（開孔減少率）を算出した。また、長発泡４の開孔径について、同じ断面写真から、研磨面Ｐでの開孔径Ｄ１と、２００μｍの位置での開孔径Ｄ２とを測定し、開孔径Ｄ１の開孔径Ｄ２に対する割合（開孔径比）の平均値を算出した。比較例１についても同様に、開孔径Ｄ３の開孔径Ｄ４に対する割合の平均値を算出した。厚さ、かさ密度、開孔割合、全開孔数、開孔減少率および開孔径比の結果を下表１に示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、塗布厚を１．３０ｍｍ、凝固液温度を３０℃に設定し、凝固速度を遅らせて凝固再生させたポリウレタンシート２を用いた実施例１の研磨パッド１では、開孔割合が６９．９％、すなわち、５０％以上であり、全開孔数が８５個／ｍｍ２を示し、５０〜１００個の範囲であった。結果としてかさ密度が０．２４３ｇ／ｃｍ３、すなわち、０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３の範囲を示した。このため、研磨加工時の摩耗が抑制され厚さ斑が生じにくくなるので、被研磨物の平坦性を向上させることが期待できる。また、開孔減少率が２７．２％、すなわち、３０％以下に抑制されることから、研磨加工時に少なくとも２００μｍの厚さ分が摩耗しても、全開孔数が７０％以上に維持されるため、研磨効率の低下を抑制し被研磨物の平坦性を確保することが期待できる。また、開孔径比が０．６９５であったことから、研磨加工を継続しても開孔径が大きく変化せず、研磨性能が維持されるので、被研磨物の平坦性を確保することができ、寿命向上を図ることも期待できることが明らかとなった。
【００５０】
これに対して、塗布厚を０．９８ｍｍ、凝固浴温度を１８℃に設定し、凝固速度を遅らせずに凝固再生させたポリウレタンシートを用いた比較例１の研磨パッドでは、開孔径が３０〜５０μｍの割合を示す開孔割合が４８．０％を示しており、開孔径が３０μｍに満たない開孔の割合が実施例１より大きくなった。また、全開孔数が１１０個／ｍｍ２を示しており、結果としてかさ密度が０．２３３ｇ／ｃｍ３と実施例１より小さくなった。このことから、比較例１の研磨パッドを研磨加工に使用しても、実施例１の研磨パッドより摩耗しやすく、厚さ斑が生じやすいと考えられる。また、開孔減少率が３６．７％であったことから、研磨加工時に２００μｍ程度摩耗すると、開孔数が大きく減少するため、研磨効率を低下させることが考えられる。また、開孔径比が０．５０９であったことから、研磨加工を継続するに従い開孔径が大きくなるため、研磨特性が変化してしまい、研磨条件の調整が難しくなり、被研磨物の平坦性を損なうことが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は厚み斑を生じ難くすることができ寿命を向上させることができる研磨布を提供するため、研磨布の製造、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】
【００５２】
【図１】本発明に係る実施形態の研磨パッドを示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドの発泡および開孔径を示す断面図である。
【図３】従来の研磨パッドの発泡および開孔径を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  研磨パッド（研磨布）
２  ポリウレタンシート（軟質プラスチックシート）
３  発泡
４  長発泡
５  開孔
６  開孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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