(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、基材上に形成された蜂窩状多孔質層と、蜂窩状多孔質層の表面に形成された表皮層とからなる研磨パッドであって、
前記蜂窩状多孔質層の表皮層が部分的に除去され、次式で表される単位面積当たりの表皮層除去率が３〜７５％であることを特徴とする研磨パッド。
【数１】
0004444522.tif 000004
【請求項２】
前記単位面積当たりの表皮層除去率の差が任意の二点間で１５％以内であることを特徴とする、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記蜂窩状多孔質層側の表面に溝加工を施したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨パッドに関するものであり、詳しくは、液晶ガラス、ガラスディスク、ホトマスクシリコンウエハー、ＣＣＤカバーグラス等の電子部品用表面精密研磨に適した研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
研磨パッドは、合成繊維と合成ゴム等よりなる不織布又は編織布、ポリエステルフィルム等を基材にして、その上面にポリウレタンエラストマーの溶液を塗布し、湿式凝固させて蜂窩状多孔質層を形成させ、その表皮層を完全に研削、除去した表面スエード状の物として得られる。これらのスエード調の研磨パッドは、液晶ガラス、ガラスディスク、ホトマスクシリコンウエハー、ＣＣＤカバーグラス等の電子部品用表面精密研磨の研磨パッドとして既に広く使用されている。精密研磨を行うための研磨パッドとしては、表面スエードの多孔質部の開口径のバラツキ精度、平坦度(表面の凹凸)の精度が要求される。しかし近年、精密研磨面の測定機器の発達とあいまって、ユーザーからの要求品質が高くなり、ますます精度の高い精密研磨が可能な研磨パットが必要になってきている。
【０００３】
従来のスエード状研磨パッドは、上記のように表皮層を完全に除去していたが、その際に除去部分の厚みを均一にすることが困難であった。そのため、研磨パッド表面の開口径において、部分的に、又はロット間で２０〜８０μｍのバラツキが生じることが避けられず、また、それに伴った表面凹凸も発生する。更に、開口率が大きいと被研磨物に接触するパッド面積(陸地と称される)が小さくなり、そのため、パッド表面から被研磨物にかかる荷重が局所的に大きくなる。このために研磨初期段階では、ワーク表面に開口径に応じたピッチで微少なウネリが発生しやすくなる。従って、研磨初期段階では、液晶ガラス等被研磨物の平坦性が悪く、精密な表面形状を得ることは困難であり、精密な表面仕上げを得るためには、研磨パッドを被研磨物になじませる必要が有った。すなわち良品を得るためには研磨パッドの立ち上げ作業が必要であり、そのために時間を浪費し、作業効率も悪く、また、平坦度の高い製品を得るのにも限界があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、完成したものである。
【０００５】
すなわち、請求項１の研磨パッドは、基材と、基材上に形成された蜂窩状多孔質層と、蜂窩状多孔質層の表面に形成された表皮層とからなる研磨パッドであって、前記蜂窩状多孔質層の表皮層が部分的に除去され、次式で表される単位面積当たりの表皮層除去率が３〜７５％であるものとする。
【数２】
0004444522.tif 000002
【０００６】
上記研磨パッドにおいては、単位面積当たりの表皮層除去率の差が任意の二点間で１５％以内であることが好ましい（請求項２）。
【０００７】
また、上記研磨パッドの蜂窩状多孔質層側の表面には溝加工を施すことができる（請求項３）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨パッドは、基材と、基材上に形成された蜂窩状多孔質層と、蜂窩状多孔質層の表面に形成された表皮層とからなり、蜂窩状多孔質層側の表面に必要に応じて溝加工が施されたものである。
【０００９】
本発明に用いられる基材の例としては、綿、レーヨン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の繊維またはこれらの混合物よりなる編織布や不織布、あるいはこれらに合成ゴムやポリウレタン等の樹脂を含浸して得られるシート類、又はポリエステルフイルム等が挙げられるが、これらに限定されるものでない。
【００１０】
本発明の研磨パッドを製造するには、例えば、上記例示列挙したものから選択された基材にポリウレタンのＤＭＦ溶液を塗布し、凝固浴中にて処理し、上記ポリウレタンを凝固させて所謂蜂窩状多孔質層を形成させた後、洗浄、乾燥し、表皮層を部分的に除去すればよい。
【００１１】
上記において蜂窩状多孔質層を形成させるのに使用されるポリウレタンの例としては、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系、ポリカプロラクタン系等のポリウレタンが挙げられる。
【００１２】
上記ポリウレタンを溶解させる溶剤としては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）が好適に用いられるがこれに限定されない。
【００１３】
上記のポリウレタン溶液には、他の樹脂、たとえばポリ塩化ビニル、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン等を適宜配合できる。また、必要に応じて、カーボンを代表とする有機顔料、表面張力を下げる界面活性剤、撥水性を付与できる撥水剤等を添加することもできる。
【００１４】
基材に上記ポリウレタン溶液を塗布する手段は特に限定されないが、例としては、ロールコーター、ナイフコーター、ナイフオーバーロールコーター、ダイコーター等が挙げられる。塗布した後、蜂窩状多孔質層を形成させるには、ＤＭＦには親和性が有るが、ポリウレタンは溶解しない溶媒を使用する。一般的には水または水とＤＭＦの混合溶液が使用される。
【００１５】
得られた蜂窩状多孔質層の表皮部分を除去する方法としては、サンドペーパーで研削する方法、ニードルで引っかく方法、ニードルで穴を開ける方法、グラビアロールを使ってＤＭＦを部分的に転写して表皮を溶解させる方法等が用いられる。
【００１６】
図１及び図２は、表皮層を除去する前（図１）と部分的に除去した後（図２）の研磨パッドを示す模式断面図である。符号１は基材、符号２は表皮層、符号３は蜂窩状多孔質層、符号Ａは表皮層残存部、符号Ｂは表皮層除去部をそれぞれ示す。図２に示すように、表皮層２が開口した部分が表皮層除去部である。
【００１７】
本発明においては、表皮層除去率を３〜７５％の範囲とする。表皮層除去率は図２で示したような表皮層残存部Ａと表皮層除去部Ｂのそれぞれの面積から、次式により求めるものとする。
【００１８】
表皮層除去率（％）＝｛Ｂ／（Ａ＋Ｂ）｝×１００
（但し、Ａは表皮層残存部の面積、Ｂは表皮層除去部の面積を示す。）
【００１９】
表皮層の除去率が３％以下ではポリシング時に抵抗が大きくてスムーズに研磨出来ない。一方、除去率が７５％以上になると立ち上げ時間も長く、研磨面の平坦性も劣る。なお、表皮層除去率を求めるための表皮層残存部及び表皮層除去部の面積の測定方法としては、例えば、表皮層を部分的に除去したサンプルの表面を撮像装置付のマイクロスコープによりモニターに映し出し、白く見える部分（表皮層残存部）と黒く見える部分（表皮層除去部）を画像処理ソフトにより二値化処理して、それぞれの面積を得た後、演算する方法を用いることができる。
【００２０】
また、表皮層は、好ましくは均一に除去するものとする。ここで「均一」とは、研磨パッドの任意の位置より一定の面積（例えば、２０ｃｍ平方）のサンプルを２点以上採取し、それらの表皮層除去率の差が１５％以内にあることをいうものとする。
【００２１】
なお、蜂窩状多孔質層側表面には、研磨時に用いる研磨剤スラリーの流動のために通常の溝加工を施すことができる。溝加工の例としては、例えば、深さ０．５ｍｍ、幅３ｍｍの溝を、１５ｍｍ間隔で碁盤の目状に公知の方法で溝きり、あるいはエンボス加工を施すことが挙げられるが、パターンについては特に限定されない。
【００２２】
本発明の研磨パッドは、上記のように湿式蜂窩状多孔質層の表皮層除去率が３〜７５％であることによって、表面開口径のバラツキの発生もなく、且つ凹凸も最小限に押さえられる。さらに、被研磨物に接触するパッド面積も大きいため、局部的な圧力も小さくなる。従って、ポリシング時の立ち上げ作業も少なく、平坦度の高い製品を得ることが可能となる。
【００２３】
【実施例】
［実施例１〜３］
基材として、ポリエステル繊維／ポリアミド繊維／合成ゴムの比率（重量比）が４０／１５／４５である、厚さ０．９ｍｍの不織布を用い、この不織布上に以下の要領で表皮層を有する蜂窩状多孔質層を形成させ、その表皮層を部分的に除去して、単位面積当たりの表皮層除去率がそれぞれ１０％、５０％、７０％である本発明の研磨パッドを製造した。
【００２４】
すなわち、上記不織布の片面に、固形分２０％のポリウレタンＤＭＦ溶液をナイフコーターにより塗布量２５０ｇ／ｍ２で塗布し、乾燥して得られた処理面を１６０℃の熱ローラーにより平滑にした。
【００２５】
ポリブチレンアジペートジオールをポリオール成分として用い、ジフェニルメタン−４，４−ジイソシアネート、ジエチレングリコールをＤＭＦ中で溶液重合させ、固形分３０％のポリウレタン溶液を得た。このポリウリタン溶液１００部に、カーボンブラック７部、アニオン活性剤１部、ＤＭＦ７０部を混合してポリウレタン調合液を得た。
【００２６】
得られた調合液を上記処理された不織布の処理面に、ナイフオーバーロールコーターを用いて塗布量１１００ｇ／ｍ２で塗布し、直ちに１０％ＤＭＦ水に浸漬して凝固させ、蜂窩状多孔質層を形成させた。次いで温水にて十分洗浄してＤＭＦを除去した後、１４０℃の熱風乾燥機で乾燥し、シート状物を得た。
【００２７】
このシート状物表面に、開口転写率１０％、５０％、７０％のグラビアメッシュロールを用いてＤＭＦを塗布し、表面層を溶解除去した。多孔質層の表皮層除去率は、それぞれ１０％（実施例１）、５０％（実施例２）、７０％（実施例３）であった。
【００２８】
得られた研磨パッドを４Ｂ型両面研磨機（キャリアサイズ４インチ）の、上・下定盤に両面テープを用いて張りつけ、研磨荷重５０ｇ／ｃｍ２、被研磨物とパッドの相対速度３０ｍ／分とし、研磨剤として酸化セリウム系研磨剤を使用してホウケイ酸ガラス５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｔを上下のパッドの間に挟んで両面研磨した。
【００２９】
実施例１，２，３のそれぞれについて、上記の操作をして両面研磨されたホウケイ酸ガラスを得、立ち上がり時間、研磨面の平坦性、キズの発生の有無を調べた。
【００３０】
立ち上がり時間は、次に示す方法で測定される平坦性が０．５ｎｍ以下になるまでの時間を求めた。
【００３１】
平坦性の測定は、工学干渉式フラットネス測定装置により行い、２５〜２５０ミクロンのパンドパスフィルターで処理したＲａ値（２５〜２５０ミクロンの波長成分の微少うねりを評価した数値）を示した。測定はＡ面のみ行った。
【００３２】
また、キズの発生の有無は、集中灯を用い、暗視野中にて被研磨物の研磨面で１０万ルクスに設定して目視により行った。
【００３３】
得られたデータを表１に示す。
【００３４】
［比較例１］
実施例で得たのと同じシート状物を、表面層を除去せずに、そのまま研磨パッドとして使用し、上記実施例と同条件でホウケイ酸ガラスを両面研磨した。結果としては、パッドと被研磨物との抵抗が大きすぎるため、研磨時にスムーズに回転せず、良品が得られなかった。
【００３５】
［比較例２］
実施例で得たのと同じシート状物から表皮層を完全に除去し、スエード状研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを使用して上記実施例と同条件でホウケイ酸ガラスを両面研磨した。実施例と同様にして、立ち上がり時間、研磨面の平坦性及びキズの発生の有無を調べた。
【００３６】
得られたデータを表１に併せて示す。
【００３７】
【表１】
0004444522.tif 000003
【００３８】
表１に示されたように、表皮層除去率が３〜７５％である湿式蜂窩状多孔質層を有する本発明の研磨パッドを使用してホウケイ酸ガラスの表面を研磨した場合、立ち上がりが従来のものと比べて早く、しかも平坦性が改善されていた。この結果から分かるように、条件を選べば、立ち上がり時間は、従来の１／１０以下になり、生産性と品質の大幅な向上が期待できる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の研磨パッドによれば、研磨時の立ち上がり時間が従来のものと比べて短縮され、また研磨面の平坦性もより優れたものとなり、精密研磨における作業効率と品質の大幅な向上が可能となる。
【００４０】
請求項２のものによれば、表皮層が均一に除去されていることにより、上記効果が顕著に得られる。
【００４１】
また、請求項３のものによれば、研磨時に研磨剤スラリーの流動がスムーズに行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表皮層除去前の研磨パッドを示す模式断面図である。
【図２】表皮層を部分的に除去した後の研磨パッドを示す模式断面図である。
【符号の説明】
１……基材
２……表皮層
３……蜂窩状多孔質層
Ａ……表皮層残存部
Ｂ……表皮層除去部
【図１】
0004444522.tif 000005
【図２】
0004444522.tif 000006