(57)【要約】【解決手段】  研磨パッド８は、一本の繊維または複数本の繊維を束ねて構成した経糸Ｌｖおよび緯糸Ｌｈを規則的に織った織物構造からなる研磨層４を有しており、上記経糸Ｌｖおよび緯糸Ｌｈは公定水分率が４〜１０％のアセテート繊維によって構成され、かつ当該アセテート繊維の酢化度が４５％以上６０％未満であることを特徴としている。【効果】  研磨面と被研磨物との間でスラリーを適度に保持してスクラッチ傷を抑制することができる。【選択図】  図２
2017177274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織物構造からなる研磨層を有した研磨パッドにおいて、
経糸および緯糸は公定水分率が４〜１０％の繊維によって構成されることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
上記経糸および緯糸がアセテート繊維によって構成され、かつ当該アセテート繊維の酢化度が４５％以上６０％未満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】
上記織物構造が朱子織であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項４】
上記経糸または緯糸のうちいずれか一方の研磨面に露出する面積が、研磨面の面積に対して５０〜８０％であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項５】
上記経糸および緯糸がモノフィラメントまたはマルチフィラメントであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項６】
上記経糸および緯糸の繊度が７５〜１６０デシテックスであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに関し、織物構造からなる研磨層を有した研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス、金属、プラスチック、半導体基板、ＳｉＣやサファイヤ、化合物半導体等の被研磨物の表面を研磨するため、樹脂製の研磨層を有する研磨パッドの他、複数の繊維からなる布状の研磨層を有する研磨パッドが用いられている。
上記研磨パッドとして、特に一本の繊維または束ねた複数本の繊維からなる経糸および緯糸を規則的に織った織物構造からなる研磨層を有した研磨パッドが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８６３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記被研磨物を研磨した際に発生するスクラッチ傷について、近年はこれをより低減しようとする要請がある。
スクラッチ傷を低減するためには、被研磨物の研磨の際に用いるスラリーを研磨パッドの研磨面によって適度に保持することができれば、研磨性能を損なわずにスクラッチ傷の低減を図ることが考えられる。
そこで本発明は、被研磨物との間でスラリーを適度に保持してスクラッチ傷を抑制することが可能な研磨パッドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち請求項１の発明にかかる研磨パッドは、織物構造からなる研磨層を有した研磨パッドにおいて、上記経糸および緯糸は公定水分率が４〜１０％の繊維によって構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記構成によれば、公定水分率が４〜１０％の繊維によって経糸および緯糸を規則的に織った織物構造とすることで、研磨面に良好な保水性を得ることができ、研磨面と被研磨物との間で適度にスラリーを保持することが可能となることから、スクラッチ傷の発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施例にかかる研磨パッドを備えた研磨装置の側面図。
【図２】研磨パッドの研磨面の一部を示す拡大平面図。
【図３】他の実施例にかかる研磨パッドの研磨面の拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図示実施例について説明すると、図１は被研磨物１を研磨する研磨装置２の概略図を示し、当該研磨装置２は上方に位置して被研磨物１を保持する保持定盤３と、下方に位置して研磨パッド８を固定する研磨定盤５と、上記被研磨物１と研磨パッド８との間にスラリーを供給するスラリー供給手段６とを備えている。
上記被研磨物１としては、シリコンウエハや光学用レンズ、ＳｉＣやサファイヤ、化合物半導体を対象とすることができ、その他金属、プラスチック、セラミック、ガラスによって構成された被研磨物１であってもよい。
【０００９】
上記保持定盤３および研磨定盤５はそれぞれ略円盤状を有しており、それぞれ図示しない駆動手段によって回転するようになっており、また上記保持定盤３は昇降可能に設けられている。
上記保持定盤３の下面には上記被研磨物１が保持具やワックス（図示せず）により保持され、上記研磨定盤５の上面には両面テープ（図示せず）を介して上記研磨パッド８が接着固定されている。
上記研磨パッド８は、以下に説明する布状の研磨層４と、当該研磨層４に図示しない両面テープを介して接着されたクッション層７とから構成されており、上記クッション層７が両面テープによって研磨定盤に接着固定されるようになっている。
そして研磨加工を行う際、上記保持定盤３は上記研磨定盤５上面の研磨パッド８に上記被研磨物１を押し当てながら相対的に回転し、上記スラリー供給手段６がスラリーを上記被研磨物１と研磨パッド８との間に供給される。
上記スラリー供給手段６が供給する上記スラリーとしては、研磨する被研磨物１および求められる加工精度に応じて従来公知の物を使用することができ、例えばダイヤモンド砥粒を含んだものを使用することができる。
【００１０】
本実施例の研磨層４は布状を有しており、上記研磨定盤５と略同径の円形を有している。また研磨層４は図２や図３に示すような黒色で示す経糸Ｌｖおよび白色で示す緯糸Ｌｈを規則的に織った織物構造を有している。
上記経糸Ｌｖおよび緯糸Ｌｈは公定水分率が４〜１０％の繊維によって構成される。公定水分率が４％以上とすることで、その保水性から研磨面上のスラリーによって適度に膨潤し、スラリーを均一に分散させやすくなる。また公定水分率が１０％以下とすることで、過度の膨潤を抑えることができる。
このような公定水分率を有する繊維素材としては、セルロース系繊維のうち、適度に水酸基をアシル化等によって疎水化処理したもの（例えば、アセテート）、強撚によって公定水分率を抑えたもの（例えば、レーヨン、ポリノジック、キュプラ）を挙げることができる。
なお、公定水分率の高い素材と低い素材を混繊して水分率を上記範囲とすることもできるが、膨潤斑を生じやすくなるので好ましくない。また、公定水分率としてはナイロンも範囲内といえるが、融点や軟化点が低い熱可塑性のものは、研磨時の摩擦熱に弱いため、耐熱性の高いセルロース系素材が好ましく用いられる。中でも、アセテートからなる繊維は、強撚にしなくても、過度の膨潤を抑えることができ、研磨物の面品位に優れるため好ましい。
【００１１】
以下本実施例に使用するアセテート繊維の製造方法の一例を説明する。
最初に、高純度の木材パルプを無水酢酸と反応させ、これによりほぼすべての水酸基がアセチル化されたアセテートフレークを得る。
続いて、得られたアセテートのアセチル基を酸により部分的に加水分解させることにより、所要の酢化度を有したアセテートフレークを得、これを溶剤に溶解させて紡糸原液を作製する。
次いで当該紡糸原液を微小な吐出孔より高温雰囲気中に吐出させるなどにより、溶剤成分を除去させる。これにより上記アセテート成分が凝固するため、これを巻き取ることにより、上記アセテート繊維を得ることができる。
その際、上記吐出孔に対してモノフィラメントのまま巻き取っても良いし、複数の吐出孔から吐出されるフィラメントを必要に応じて仮撚りしながら束ねるマルチフィラメントとして巻き取っても良い。
巻き取ったアセテート繊維は、更にクリンプ加工を施しても良いし、３８ｍｍ〜５１ｍｍ程度に切断し、紡績糸にして用いることも可能だが、紡績糸の場合は、研磨時の摩擦によって脱落しやすいため、繊維長の長いモノフィラメントまたはマルチフィラメントの状態で用いる方が好ましい。
本実施例では、特に酢化度（ＡＳＴＭ：Ｄ−８１７−９１「セルロースアセテート等の試験方法」により測定された値）が４５％以上６０％未満のアセテート繊維を用いることが望ましい。
このようなアセテート繊維は保水性が良好であり、当該繊維を使用した研磨パッド８を用いることで、上記スラリーを被研磨物１との間で良好に保持することが可能となり、スクラッチ傷の低減を図ることができる。
これに対し、酢化度が４５％よりも低いアセテート繊維を用いた場合、保水性が過大となって繊維が膨潤し、研磨面の平坦性が損なわれるため、研磨性能が低下してしまう。
一方、酢化度が６０％を超えたアセテート繊維を用いた場合、保水性が低くなって被研磨物１との間に十分なスラリーを保持することができなくなるため、スクラッチ傷を発生させる原因となる。
【００１２】
なお、上記ジアセテート繊維は、当該ジアセテート繊維をそのままモノフィラメント糸として用いるか、もしくは当該繊維を束ねたマルチフィラメント糸として経糸Ｌｖおよび緯糸Ｌｈに用いてこれを規則的に織ることで、織物構造を有した研磨層４を得ることができる。
本実施例では複数本のジアセテート繊維を束ねた７５〜１６０デシテックスのマルチフィラメント糸を使用している。繊度を７５デシテックス以上とすることで、スラリーとしてダイヤモンド砥粒を用いた場合であっても耐摩耗性を確保することができ、反対に繊度を１６０デシテックス以下とすることで、糸の剛性が高くなりすぎず、これを研磨層４にした場合にスクラッチ傷が発生しにくくなる。
なお、経糸Ｌｖおよび緯糸Ｌｈには同じ繊度の糸を用いることも可能であるが、繊度を異ならせるようにしてもよい。
【００１３】
図２は上記研磨層４における研磨面側からみた織物構造を説明するものであり、本実施例では織物構造として朱子織を採用し、図２では研磨面に現れる経糸Ｌｖを黒色で、緯糸Ｌｈを白色でそれぞれ示している。
このように、経糸Ｌｖと緯糸Ｌｈとを規則的に織って研磨層４を得ることで、研磨層４を不織布によって構成した場合に比べて、その表面をより平滑にすることができ、より高いスクラッチ傷の低減効果を図ることができる。
【００１４】
図２に示す朱子織からなる織物構造について説明すると、朱子織では同本数の経糸Ｌｖおよび緯糸Ｌｈを用いて一定のパターンを形成するようになっており、縦方向において、研磨面に現れる経糸Ｌｖは４本の緯糸Ｌｈ糸を飛び越えるように位置し、また研磨面に現れた緯糸Ｌｈが斜め方向に連続しないようになっている。
また図２に示す朱子織はいわゆる５枚朱子と呼ばれる織物構造であって、８枚朱子と呼ばれる、縦方向において、研磨面に現れる経糸Ｌｖは７本の緯糸Ｌｈ糸を飛び越えるように位置した朱子織も知られ、このような織物構造も採用することができる。
このような朱子織を織物構造に採用した場合、図２においては緯糸Ｌｈが研磨面に均一に分散するようになり、研磨面のうねりが低減される。
【００１５】
さらに、研磨層４を構成する織物構造としては、図３（ａ）に示すような綾織りや、図３（ｂ）に示すような平織りも採用可能である。
上記綾織りでは、研磨面に現れる緯糸Ｌｈが斜め方向に連続するようになっており、経糸Ｌｖと緯糸Ｌｈの繊度が同じ場合には上記緯糸Ｌｈの現れる傾きが経糸の長手方向に対して４５°となる。
また上記平織りでは、経糸Ｌｖと緯糸Ｌｈとを一本ごとに交差させて、研磨面に経糸Ｌｖと緯糸Ｌｈとが市松模様のように現れるようになっている。
ただし、綾織りでは研磨面の斜め方向に規則的な段差が生じやすく、また平織りでは研磨面に凹凸が数多く存在しやすいため、研磨パッドの性能としては上記朱子織を採用したものの方が好ましいこととなる。
なお、上記朱子織、綾織り、平織りといった織物構造の他にも、従来公知の方法で経糸Ｌｖと緯糸Ｌｈを規則的に織った織物構造も採用することができる。
【００１６】
なお、上記経糸Ｌｖまたは緯糸Ｌｈのうち、いずれか一方の研磨面に露出する面積が、研磨面の面積に対して５０〜８０％の範囲とすることで、経糸Ｌｖと緯糸Ｌｈとが交差する際の糸の変形により発生する研磨面のうねりが抑制され、研磨面の平坦性が確保されて上記効果を得やすくなると推察される。
上記面積の割合については、経糸Ｌｖと緯糸Ｌｈとの繊度を異ならせることによって調整することが可能である。
【００１７】
以下、本発明の実施例および比較例を用いて以下の実験を行った。なお本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
まず、実施例および比較例にかかる研磨パッド８について、それぞれ厚さ、密度、圧縮率、圧縮弾性率、Ａ硬度、公定水分率、経糸または緯糸の研磨面での面積率を、それぞれ以下の方法を用いて測定した。
＜厚さ＞
日本工業規格（ＪＩＳ  Ｋ６５５０）に記載された厚さ測定方法に準じて、研磨パッドの厚さを測定した。
すなわち、研磨パッドに厚さ方向に初荷重として１ｃｍ２あたり１００ｇの荷重を付与した際の研磨パッドの厚さを測定した。具体的には、研磨パッドを縦１０ｃｍ×横１０ｃｍの３ピースに切り分け、各ピースの四隅および中心部の厚さをダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１ｍｍ）を使用して最小目盛りまで読み取り計測し、５点の平均値を１ピースの厚さとした。そして研磨パッドの平均厚さは、３ピースについてそれぞれ測定した厚みの平均値とした。
＜密度＞
密度（ｇ／ｃｍ３）は所定サイズの大きさに切り出した研磨パッドの重量（ｇ）を測定して、サイズから体積（ｃｍ３）を求めることにより算出した。
＜圧縮率および圧縮弾性率＞
圧縮率及び圧縮弾性率は、日本工業規格（ＪＩＳ  Ｌ１０２１）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５分間かけた後の厚さｔ１を測定した。
さらに、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。これらから、圧縮率及び圧縮弾性率を下記式を用いて算出する。
圧縮率（％）＝（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×１００
圧縮弾性率（％）＝（ｔ０’−ｔ１）／（ｔ０−ｔ１）
このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ２、最終圧力は１１２０ｇ／ｃｍ２とした。
＜ショアＡ硬度＞
ショアＡ硬度の測定は、研磨パッドから試料片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を切り出し、複数枚の試料片を厚さが４．５ｍｍ以上となるように重ね、Ａ型硬度計（日本工業規格、ＪＩＳ  Ｋ７３１１）にて測定した。例えば、１枚の試料片の厚さが１．１ｍｍの場合は、５枚を重ねて測定した。なお、試料片を固定するために、それぞれの試料片の両面テープの離形紙を剥離させ、試料片を一体化させた状態での測定を行った。
＜公定水分率＞
研磨層４に使用するアセテート繊維を５０℃窒素雰囲気下で２４時間乾燥した乾燥質量と、６５％相対湿度、２０℃の雰囲気で２４時間後の吸湿重量を測定した。これらの測定値から、公定水分率は下記式を用いて算出する。
公定水分率（％）＝（吸湿重量―乾燥重量）／乾燥重量×１００
＜研磨面に現れる経糸または緯糸の面積率＞
マイクロスコープ（ＶＨ−５５００、ＫＥＹＥＮＣＥ社製）でパッド表面の約１．３ｍｍ四方の範囲を１００倍に拡大して観察し、得られた画像を画像処理ソフト（ＷｉｎＲｏｏＦ、三谷商事株式会社製）により二値化処理することで、表面に多く露出している糸とそれ以外の部分とを区別した。そして、区別した表面に露出した糸とそれ以外の部分の各々の面積比率から、表面に多く露出した糸の面積率を算出した。
【００１８】
そして、実施例および比較例にかかる研磨パッド８のそれぞれについて、以下の条件で研磨加工を行い、スクラッチの評価を行った。ここで被研磨物としては、ＳｉＣを用い、またスラリーとしてはダイヤモンド砥粒（砥粒径：３μｍ）分散液を用いた。
スクラッチの評価には、下記研磨装置を用いて２５枚の被研磨物を研磨し、各被研磨物のスクラッチを目視にて確認した。スクラッチの評価は、スクラッチが全く確認できなかった場合を○、１枚以上確認されたものの製品の品質として許容できる程度であった場合が△、１枚以上確認され、かつ、製品として使用出来ないものを含んでいた場合を×をして評価した。
使用研磨装置：片面研磨装置
研磨速度（定盤回転数）：８０ｒｐｍ
加工応力：３３０ｇｆ／ｃｍ２
スラリー供給量：３ｍＬ／分
研磨時間：６０分
【００１９】
【表１】
2017177274.tif 000003
【００２０】
（実施例１）
実施例１にかかる研磨パッド８には、以下のアセテート繊維からなる経糸および緯糸を朱子織にした研磨層４からなるものを用いた。具体的に経糸には酢化度５５％のアセテートマルチフィラメントからなる８３デシテックスの糸を用い、緯糸には酢化度５５％のアセテートマルチフィラメントからなる１３３デシテックスの糸を用いた。
さらに、クッション層７としては、ショアＡ硬度３２、厚さ０．７ｍｍのポリウレタン樹脂含浸不織布を用いた。
さらに上記研磨層４とクッション層７とを厚さ１３０μｍ（中間接着用で基材はポリプロピレンフィルム）の両面テープで接着し、クッション層７と研磨層４と反対側の面には厚さ１３０μｍ（定盤接着用で基材はＰＥＴ）の両面テープで接着することで、上記研磨パッド８を得た。
そして上記表１に示すように、実験結果としては全ての被研磨物にスクラッチ傷が認められず、良好な結果を得ることができた。これは、実施例にかかる研磨パッド８の研磨層４は公定水分率が適度で保水性が良好であることから、研磨面との間でスラリーを良好に保持できたことに起因するものと推察される。
【００２１】
（実施例２）
次に、実施例２として使用した研磨パッド８は、上記研磨層４の織物構造として図３（ａ）に示す綾織りを採用した以外は実施例と同様の構成を有している。
実験結果としては、一部の被研磨物にスクラッチ傷が認められたが、製品の品質としては許容できる程度であった。
これは、実施例２にかかる研磨パッド８では、図３（ａ）に示すように研磨面に斜め方向に緯糸Ｌｈが連続して現れる綾織りを編物構造として採用したことにより、研磨面に斜め方向の段差が発生し、斜め方向の段差による表面の平坦性への影響がスクラッチ傷の原因になったものと推察される。
【００２２】
（比較例１）
比較例１として使用した研磨パッド８は、上記研磨層４として経糸に酢化度６１％のアセテートマルチフィラメントからなる８３デシテックスの糸を使用し、緯糸に酢化度６１％のアセテートマルチフィラメントからなる１６７デシテックスの糸を使用した以外は実施例１と同様の構成を有している。
実験結果としては、複数の被研磨物にスクラッチ傷が認められた。これは、比較例１にかかる研磨パッドの公定水分率が低いため保水性が低くなり、被研磨物１との間に十分なスラリーを保持することができなくなるため、スクラッチ傷を生じさせたものと推察される。
【符号の説明】
【００２３】
１  被研磨物                          ２  研磨装置
４  研磨パッド                        Ｌｖ  経糸
Ｌｈ  緯糸
【図１】
2017177274.tif 000004
【図２】
2017177274.tif 000005
【図３】
2017177274.tif 000006