保持パッド
【課題】被研磨物を長期間平坦に保持することができる保持パッドを提供する。
【解決手段】保持パッド１０では、湿式成膜法により複数の発泡３と多数の微細孔６とが連続状に形成された発泡構造を有するポリウレタン樹脂製の発泡シート２を備えている。多数の微細孔６の大きさは、発泡３の大きさより小さく形成されている。発泡シート２に形成された発泡構造において、多数の微細孔６内に補強樹脂５が、微細孔６の体積に対する補強樹脂５の存在する体積の割合が３０％以上となるように存在している。補強樹脂５は、樹脂エマルションを発泡シート２に含浸させることで形成されたものである。補強樹脂５が発泡シート２の発泡構造を補強する。
【解決手段】保持パッド１０では、湿式成膜法により複数の発泡３と多数の微細孔６とが連続状に形成された発泡構造を有するポリウレタン樹脂製の発泡シート２を備えている。多数の微細孔６の大きさは、発泡３の大きさより小さく形成されている。発泡シート２に形成された発泡構造において、多数の微細孔６内に補強樹脂５が、微細孔６の体積に対する補強樹脂５の存在する体積の割合が３０％以上となるように存在している。補強樹脂５は、樹脂エマルションを発泡シート２に含浸させることで形成されたものである。補強樹脂５が発泡シート２の発泡構造を補強する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨物を保持するための保持面を有しており、湿式成膜法により、保持面より内側に、複数の発泡と、複数の発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有する発泡シートを備えた保持パッドに関する。
【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、ハードディスク用アルミニウム基板、半導体デバイス用シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用マザーガラス等、高精度に平坦性が要求される材料（被研磨物）では、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。通常、これらの被研磨物の研磨加工には、被研磨物を片面ずつ研磨加工する片面研磨機や被研磨物の両面を同時に研磨加工する両面研磨機等が使用されている。片面研磨機では、表面が平坦な保持定盤に被研磨物の一面側を保持させ、表面が平坦な研磨定盤に貼付した研磨パッドにより、研磨液（スラリ）を供給しながら被研磨物の他面側（加工表面）に研磨加工が行われている。
【０００３】
片面研磨機を使用した研磨加工では、保持定盤および研磨パッド間の平行度のバラツキや研磨加工中に発生する偏荷重を吸収し、被研磨物を保持定盤に略平坦に保持する目的で、保持定盤に保持パッドが装着されている。通常、保持パッドには、湿式成膜法で形成されたポリウレタン樹脂製の発泡シートが使用されている。湿式成膜法では、ポリウレタン樹脂を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中に浸漬することで樹脂がシート状に凝固再生される。得られた発泡シートでは、被研磨物と接触する面側に緻密なスキン層を有し、スキン層より内側に厚さ方向に縦長で、スキン層の反対の面（以下、裏面という。）側で拡径された複数の発泡と、発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有している。スキン層は、表面が平坦で被研磨物との接触性に優れるため、水張り吸着により固定することで被研磨物の保持が可能となる。つまり、スキン層の表面が被研磨物を保持するための保持面となる。
【０００４】
ところが、湿式成膜法では、樹脂溶液が粘性を有するため、成膜基材への塗布時に厚みバラツキが生じると共に、凝固再生時の有機溶媒と水系凝固液との置換により厚みバラツキが生じやすい。このため、発泡シート自体の表面平坦性が損なわれ大きく波打った表面となることがある。厚みバラツキが生じた発泡シートを使用した保持パッドで被研磨物を保持すると、被研磨物を略平坦に保持することができず、被研磨物の平坦性を得ることが難しくなる。これを解決するために、発泡シートの裏面側に研削処理を施し、厚みの均一化を図る技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０２３６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、発泡シートのスキン層を残したまま厚みの均一化を図り、被研磨物の平坦性を得ることが可能であるものの、発泡シートが湿式成膜法で形成されているので、発泡が厚さ方向に縦長で、裏面側で拡径された構造であるため、裏面側の発泡シートのかさ密度は低く樹脂部分がちぎれやすくなっている。このため、研磨加工により発泡シートが被研磨物を介して押圧され、繰り返しかかる剪断応力により、樹脂部分が破壊され、発泡シートが変形してしまう、いわゆる「凝集破壊」が発生するおそれがある。凝集破壊が発生したまま研磨加工を続けると、被研磨物を略平坦に保持することができず、結果的に被研磨物の平坦性を損なうこととなる。更には、被研磨物が研磨加工中に保持パッドから外れて、被研磨物が破損する等の問題が生じることがあり、長期間安定した研磨加工を行うことができなくなる。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、被研磨物を長期間平坦に保持することができる保持パッド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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、被研磨物を保持するための保持面を有しており、湿式成膜法により、前記保持面より内側に、複数の発泡と、前記複数の発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有する発泡シートを備えた保持パッドにおいて、前記発泡シートは、第１の樹脂で形成されており、前記多数の微細孔内に第２の樹脂が前記微細孔の体積に対する前記第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、発泡シートの微細孔内に第２の樹脂が微細孔の体積に対する第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことで、発泡シートの発泡構造が補強されるため、研磨加工時に発泡シートが被研磨物を介して押圧され繰り返し剪断応力がかかっても、発泡シートの破損が抑制され発泡シート自体の平坦性が維持されるので、被研磨物を長期間平坦に保持することができる。
【００１０】
この場合において、第２の樹脂が、多数の微細孔の表面に被膜を形成すると共に、微細孔内に存在する体積の割合が微細孔の体積に対して７０％以上となるように含有されたことが好ましい。第２の樹脂を発泡構造を有する発泡シートに樹脂エマルションを含浸させることで形成することができる。樹脂エマルションでは、分散相の径を１μｍ以下とすることが好ましい。樹脂エマルションを自己乳化型としてもよい。樹脂エマルションを架橋硬化型としてもよい。樹脂エマルションをポリウレタン樹脂のエマルションとすることができる。第２の樹脂が複数の発泡の表面の少なくとも一部にも存在してもよい。複数の発泡の少なくとも一部は、保持面の反対側の面で開口していることが好ましい。第１の樹脂をポリウレタン樹脂とすることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発泡シートの微細孔内に第２の樹脂が微細孔の体積に対する第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことで、発泡シートの発泡構造が補強されるため、研磨加工時に繰り返し剪断応力がかかっても、発泡シートの破損が抑制され発泡シート自体の平坦性が維持されるので、被研磨物を長期間平坦に保持することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した実施形態の保持パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の保持パッドの製造工程の概略を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を適用した保持パッドの実施の形態について説明する。
【００１４】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の保持パッド１０は、湿式成膜法により第１の樹脂としてのポリウレタン樹脂で形成された発泡シート２を備えている。発泡シート２は、被研磨物を保持するための保持面Ｐを有している。
【００１５】
発泡シート２は、保持面Ｐ側に湿式成膜時に形成されたスキン層４を有しており、保持面Ｐの反対の面（以下、裏面Ｑという。）側に厚みが一様となるようにバフ処理が施されている。発泡シート２には、厚み方向に沿って丸みを帯びた断面三角状の複数の発泡３が略均等に分散した状態で形成されている。発泡３は、保持面Ｐ側の平均孔径が裏面Ｑ側より小さく形成されている。すなわち、発泡３は保持面Ｐ側より裏面Ｑ側で拡径されている。複数の発泡３には、発泡シート２の厚さ全体に亘り縦長の発泡３や、発泡シート２の厚さの半分に満たない長さの発泡３がある。発泡シート２では、裏面Ｑ側がバフ処理されており、複数の発泡３の少なくとも一部がバフ処理された面（裏面Ｑ）側で開口している。発泡３の間のポリウレタン樹脂中には、平均孔径が発泡３より小さい多数の微細孔６が形成されている。電子顕微鏡写真で観察した発泡シート２の断面画像を二値化処理することで計測した微細孔６の円相当径は、１５μｍ以下に設定されている。発泡シート２の発泡３および微細孔６は、連通孔で網目状に連通されている。すなわち、発泡シート２は連続状の発泡構造を有している。湿式成膜法で形成された発泡シート２の連続状の発泡構造において、多数の微細孔６のうち少なくとも一部の微細孔６の表面に、第２の樹脂としての補強樹脂５が連続状の被膜を形成するように存在している。すなわち、微細孔６内には、補強樹脂５の相が形成されている。
【００１６】
ここで、補強樹脂５について説明する。補強樹脂５は、連通孔を通して微細孔６の表面がほぼコートされた状態（被膜の状態）で連続状に形成されている。補強樹脂５が連続状の相をなしている。微細孔６では、１つの微細孔６内の大部分に補強樹脂５の相が形成されている微細孔６と、補強樹脂５の相が殆ど形成されていない微細孔６とが形成されている。すなわち、個々の微細孔６内に存在する補強樹脂５の量は、補強樹脂５の被膜の厚さによって異なる。補強樹脂５の相の形成前の多数の微細孔６に対する補強樹脂５の充填率は、３０％以上に設定されている。補強樹脂５の充填率は、補強樹脂５の相の形成前の多数の微細孔６の空隙部分の体積に対する、補強樹脂５の体積が占める割合を百分率で表したものである。
【００１７】
補強樹脂５の充填率の算出方法について説明する。まず、補強樹脂５の相の形成前に、発泡シート２の断面写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮影し、二値化処理した画像から、微細孔６の孔径を円相当径として面積を１ｍ２のうち５点を測定し、この平均の値をＡとすると、補強樹脂５の形成前の微細孔６の空隙部分の体積（微細孔６の体積）はπＡ３／６で表される。同様にして、補強樹脂５の相を形成後に、多数の微細孔６の空隙部分（補強樹脂５の相が形成されていない部分）の孔径を円相当径として測定し、この平均の値をＢとすると、補強樹脂５の形成５の微細孔６の空隙部分の体積はπＢ３／６で表される。補強樹脂５の存在する体積を、補強樹脂５の相の形成前と形成後との微細孔６の空隙部分の体積の差、すなわち、π（Ａ３−Ｂ３）／６とすると、補強樹脂５の充填率は（Ａ３−Ｂ３）／Ａ３×１００の式で算出される。
【００１８】
補強樹脂５には、発泡シート２と同じ樹脂を用いることも、異なる樹脂を用いることも可能であるが、本例では、発泡シート２と同じポリウレタン樹脂が用いられている。補強樹脂５は、ポリウレタン樹脂のエマルション（樹脂エマルション）を発泡シート２に含浸させることで形成される。樹脂エマルションに用いられるポリウレタン樹脂は、親水性の官能基を有している。このため、樹脂エマルションは、親水性の官能基を有するポリウレタン樹脂が水等の分散媒に自然に分散され形成される。すなわち、樹脂エマルションは、自己乳化型である。樹脂エマルションの分散相の径は、１μｍ以下に設定されている。発泡シート２において、バフ処理により裏面Ｑ側で発泡３が開口し、発泡３および微細孔６が連通孔で連通されて形成された発泡構造を有しているため、発泡シート２に樹脂エマルションを含浸させると、樹脂エマルションは、発泡３の開口から浸入し発泡３や連通孔を通して微細孔６内に浸透することとなる。
【００１９】
また、保持パッド１０は、裏面Ｑ側に、研磨機に保持パッド１０を装着するための両面テープ７の一面側が貼り合わされている。両面テープ７は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の基材を有しており、その両表面に粘着剤が塗布されている。両面テープ７の他面側（最下面側）が剥離紙８で覆われている。
【００２０】
（製造）
図２に示すように、保持パッド１０は、ポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程、樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布する塗布工程、水系凝固液中でポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、厚みを均一化させるように研削処理を施す研削工程、発泡シート２に樹脂エマルションを含浸させ、乾燥させる含浸・乾燥工程、発泡シート２と両面テープ７とを貼り合わせるラミネート加工工程を経て製造される。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。）および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。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１００％樹脂モジュラスが５〜２０ＭＰａの範囲の樹脂を選択して用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０質量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡３の大きさや数量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡形成を促進させる親水性活性剤および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用いることができる。得られた溶液を減圧下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。
【００２２】
塗布工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材に略均一に塗布する。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）を調整する。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、予め水または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。
【００２３】
凝固再生工程では、塗布工程で成膜基材に塗布されたポリウレタン樹脂溶液を、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（水系凝固液）に案内する。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側に厚さ数μｍ程度のスキン層４が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦ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。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することにより、スキン層４より内側（ポリウレタン樹脂中）に発泡３および多数の微細孔６が形成され、発泡３および多数の微細孔６を網目状に連通する連通孔が形成される。このとき、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表面側（スキン層側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きな発泡３が形成される。
【００２４】
洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したシート状のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を成膜基材から剥離し、水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。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。
【００２５】
研削処理工程では、成膜樹脂のスキン層４と反対の面側にバフ処理等の研削処理を施す。すなわち、圧接治具の略平坦な表面を成膜樹脂のスキン層４の表面に圧接し、スキン層４の反対面側にバフ処理を施す。これにより、複数の発泡３の少なくとも一部が開口した裏面Ｑが形成され、成膜樹脂の厚みが均一化される。
【００２６】
含浸・乾燥工程では、親水性の官能基を有するポリウレタン樹脂を水等の分散媒に分散させ（自己乳化させ）て形成した樹脂エマルションをバフ処理後の成膜樹脂に含浸させる。樹脂エマルションに含浸された成膜樹脂では、裏面Ｑ側に形成された発泡３の開口から樹脂エマルションが浸入し、発泡３や連通孔を通して微細孔６内にまで入り込む。すなわち、成膜樹脂は樹脂エマルションで濡れることとなる。含浸後、成膜樹脂は低荷重下でマングルローラにより余分な樹脂エマルションが絞り落とされる。微細孔６内に残る樹脂エマルションの量は、微細孔６の大きさや、微細孔６の発泡３からの距離によっても左右されるが、マングルローラの荷重を調整することで、調整することができる。このとき、発泡３が拡径された裏面Ｑ側で開口しているため、発泡シート２に樹脂エマルションを含浸させると、発泡３では樹脂エマルションが開口からすぐに流れ出るのに対して、微細孔６では樹脂エマルションの表面張力により樹脂エマルションの多くが微細孔６内に残る。この結果、樹脂エマルションは、発泡３内には殆ど存在せず、微細孔６内に多く入り込むこととなる。その後、成膜樹脂を乾燥機で乾燥させる。このとき、樹脂エマルションのうち、分散媒の水等が先に蒸発し、分散相のポリウレタン樹脂が後で固化する。同様の操作を２〜５回繰り返し行うことで充填率を調整し、補強樹脂５で微細孔６の表面がほぼコートされた状態で発泡シート２が形成される。
【００２７】
ラミネート加工工程では、得られた発泡シート２の裏面Ｑに両面テープ７の一面側を貼り合わせる。両面テープ７の他面側は剥離紙８で覆われている。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、保持パッド１０を完成させる。
【００２８】
（作用）
次に、本実施形態の保持パッド１０の作用等について説明する。
【００２９】
以下の説明をわかりやすくするために、まず、従来の保持パッドについて説明する。従来の保持パッドでは、湿式成膜法により形成された発泡シートが用いられている。この発泡シートでは、厚さ方向に縦長の発泡が裏面側で拡径された構造のため、裏面側のかさ密度が保持面側（スキン層側）より小さくなっている。このため、研磨加工時に押圧され被研磨物が摺動することで発泡シートに剪断応力が繰り返しかかることにより、発泡の間の樹脂部分がちぎれる凝集破壊が発生することがある。凝集破壊が発生した発泡シートでは、物性にバラツキが生じるため、研磨加工時に押圧しても被研磨物を平坦に保持することができなくなる。また、被研磨物の摺動により発泡シートの部分的な変形が生じやすくなるため、被研磨物が脱落してしまうことがある。更には、凝集破壊の発生が広範囲に亘る場合は、発泡シート自体の平坦性（厚みの均一性）が損なわれることにもなる。結果として、被研磨物の平坦性、すなわち、加工表面の表面粗さやうねり等を向上させることが難しくなる。本実施形態は、これらの問題を解決することができる保持パッド１０である。
【００３０】
本実施形態では、発泡シート２に形成された多くの微細孔６内に補強樹脂５の相が形成されている。このため、発泡シート２の発泡構造が補強されるので、研磨加工時に発泡シート２が押圧され繰り返し剪断応力がかかっても、発泡シート２の破損が抑制される。これにより、保持パッド１０自体の平坦性が維持されるので、被研磨物を長期間、略平坦に保持することができる。従って、研磨加工による被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、補強樹脂５の形成前の多数の微細孔６に対する補強樹脂５の充填率が３０％以上に設定されている。このため、発泡シート２の発泡構造を補強することができる。補強樹脂５の充填率が３０％未満の場合、補強樹脂５の量が不十分となるため、研磨加工中に発泡シート２に繰り返しかかる剪断応力による発泡シート２の破壊を抑制することが難しくなる。このため、被研磨物を略平坦に保持することができなくなり、被研磨物が保持パッドから外れて破損してしまう、すなわち、被研磨物保持性が損なわれることとなる。なお、ここでいう被研磨物保持性は、被研磨物を確実に保持するための保持力のみではなく、被研磨物を平坦に保持する性質、つまり平坦性をも含むものである。
【００３２】
更に、本実施形態では、補強樹脂５が樹脂エマルションの含浸により形成されており、樹脂エマルションの分散相の径が１μｍ以下に設定されている。また、発泡３が拡径された裏面Ｑ側で開口している。このため、樹脂エマルションを含浸するとき、裏面Ｑに形成された発泡３の開口から樹脂エマルションが浸入し、発泡３や連通孔を通して微細孔６に容易に浸透することができ、補強樹脂５を微細孔６内に連続状に形成することができる。このとき、発泡３では樹脂エマルションが開口からすぐに流れ出てしまい、微細孔６では樹脂エマルションの表面張力が働くため、発泡３より微細孔６内に多く樹脂エマルションが入り込むこととなる。この結果、補強樹脂５の相が発泡３より微細孔６内に多く形成される。このため、補強樹脂５の相により発泡シート２の発泡構造を補強することができる。また、発泡３の多くに補強樹脂５の相が形成されずに発泡３が残されたことにより、発泡シート２では、被研磨物に対するクッション性も確保することができる。
【００３３】
また更に、本実施形態では、発泡シート２の裏面Ｑ側に研削処理が施されている。このため、発泡シート２の厚みが均一化されると共に、被研磨物の接触性に優れるスキン層４が残されるので、スキン層４に水等の液体を含ませておくことで液体の表面張力等により被研磨物を保持することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、補強樹脂５の相が微細孔６内に形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発泡３の表面の少なくとも一部にも形成されていてもよい。このことは、裏面Ｑ側における発泡３の開口の大きさを調整すること、すなわち、研削処理工程でのバフ量の調整や、含浸・乾燥工程でのマングルローラの荷重調整により実現することができる。このようにすれば、補強樹脂５の発泡構造を補強する機能をより発揮することができる。また、本実施形態では、補強樹脂５の相の形成前の多数の微細孔６に対する補強樹脂５の充填率が３０％以上に設定されている例を示したが、発泡構造をより補強することを考慮すれば、補強樹脂５の充填率を７０％以上とすることがより好ましい。
【００３５】
また、本実施形態では、発泡シート２をポリウレタン樹脂製としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の樹脂を使用してもよい。ポリウレタン樹脂以外に、例えば、アクリルゴム等のエラストマ製としてもよい。ポリウレタン樹脂を用いるようにすれば、湿式成膜法により連続発泡構造を容易に形成することができる。また、本実施形態では、発泡シート２に用い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１００％樹脂モジュラス（２倍長に引っ張る時の張力）が５〜２０ＭＰａの範囲の樹脂を選択して用いることが好ましい。このようにすれば、保持パッド１０の保持面Ｐに被研磨物を密着するように保持させることができる。また、補強樹脂５を微細孔６内に含有させても、保持パッドとして必要なクッション性も確保することができる。
【００３６】
更に、本実施形態では、補強樹脂５の形成に用いる樹脂エマルションを、ポリウレタン樹脂を水等に分散させた樹脂エマルションとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。分散させる樹脂として他の樹脂を使用してもよく、分散媒として水系であれば水以外の液体を使用してもよい。例えば、樹脂エマルションとしてラテックス等を使用してもよく、分散媒としてアルコールを含ませた水系の液体を使用してもよい。また、本実施形態では、樹脂エマルションの樹脂に、発泡シート２の樹脂と同じ樹脂を用いる例を示したが、発泡シート２の樹脂と異なる樹脂を用いてもよい。例えば、発泡シート２にポリウレタン樹脂を用い、樹脂エマルションにアクリルゴムラテックスを用いることもできる。更に、樹脂エマルションを架橋硬化型としてもよい。樹脂エマルションを架橋硬化型とすると、発泡シート２の発泡構造をより強固にすることができる。
【００３７】
また更に、本実施形態では、樹脂エマルションに親水性の官能基を有するポリウレタン樹脂を用い、自己乳化型とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、強制乳化型としてもよい。すなわち、ポリウレタン樹脂に乳化剤を加える等して水等の分散媒に分散させて樹脂エマルションを作製してもよい。樹脂エマルションを自己乳化型とすると、微細孔６に形成される補強樹脂５も親水性となり、研磨加工時に疎水性の研磨粒子やスラッジ等が発泡シート２に固着することを抑制することができる。また、本実施形態では、樹脂エマルションの分散相の径を１μｍ以下とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。微細孔６内に樹脂エマルション（分散相）を十分に、かつ、偏在することなく浸透させることを考慮すれば、分散相の径を１μｍ以下とすることが好ましい。
【００３８】
更にまた、本実施形態では、補強樹脂５の形成に樹脂エマルション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い。例えば、樹脂エマルション以外に樹脂溶液を用いてもよい。この場合、樹脂溶液に使用する溶媒を、補強樹脂５に用いる樹脂を溶解可能で、発泡シート２に用いる樹脂を溶解しないものとすることが好ましい。
【００３９】
また、本実施形態では、研削処理工程で発泡シート２の裏面Ｑ側をバフ処理する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、保持面Ｐ側にスキン層４が除去されない程度の軽度なサンディング（ドレス処理）を施してもよい。保持面Ｐにドレス処理を施した場合、研磨加工後に被研磨物を保持パッドから取り外す作業が容易となるため、被研磨物の破損を防ぐことができる。また、研削工程ではバフ処理以外にも、発泡３を開口させることができる方法であればよい。例えば、スライス機を用いたスライス処理等を施してもよい。
【実施例】
【００４０】
以下、本実施形態の保持パッド１０に使用した発泡シート２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発泡シートについても併記する。
【００４１】
（実施例１）
実施例１では、発泡シート２の作製に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を３０質量％の割合で溶解させた溶液の１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料としてカーボンブラックの３０質量％を含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液を得た。得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に塗布した後、凝固液中で凝固再生させた。凝固再生後のポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離し、洗浄・乾燥した後、裏面Ｑ側に研削処理を施した。含浸・乾燥工程で樹脂エマルションを研削処理後のポリウレタン樹脂に含浸させた後、乾燥させる操作を３回繰り返し行い、補強樹脂５の相が形成された実施例１の発泡シート２を得た。このとき、補強樹脂５の充填率が３０％であった。
【００４２】
（実施例２）
実施例２では、含浸・乾燥工程での繰り返し回数を増やし補強樹脂５の充填率を７０％としたこと以外は実施例１と同様にして実施例２の発泡シート２を作製した。
【００４３】
（比較例１）
比較例１では、研削処理後のポリウレタン樹脂に補強樹脂５の相を形成しないこと以外は実施例１と同様にして比較例１の発泡シートを作製した。すなわち、比較例１の発泡シートは、従来の保持パッドに用いられた発泡シートである。
【００４４】
（比較例２）
比較例２では、含浸・乾燥工程での繰り返し回数を減らし補強樹脂５の充填率を１５％としたこと以外は実施例１と同様にして比較例２の発泡シートを作製した。
【００４５】
（評価）
各実施例及び比較例の発泡シートについて、破壊強度を測定した。破壊強度の測定では、引張万能試験機（エイ・アンド・デイ社製、ＲＴＣ−１２１０Ａ）を使用した。すなわち、発泡シートの両面に接着剤を用いてＰＥＴフィルムを貼着し、発泡シートの端部に厚さ方向の中間付近で切り込みを入れ、枝分かれした端部のそれぞれを、引張万能試験機のクランプに取り付けた。クランプ同士の間隔は２００ｍｍに設定した。その後、毎分２００ｍｍの引張速度で短辺と平行に枝分かれした端部を掴みながら、発泡シートを裂くことで破壊し、最大荷重を破壊強度とした。このとき、発泡シートの厚さ方向において最も脆弱な部分、すなわち、発泡シートの裏面側である、断面三角状の発泡の底辺付近において破壊が進行した。下表１に破壊強度の測定結果を示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、破壊強度において、補強樹脂５が形成されていない比較例１の発泡シートでは１．１２ｋｇｆ／ｃｍ（１ｋｇｆ／ｃｍ＝９．８Ｎ／ｃｍ）、補強樹脂５の充填率が１５％の比較例２では１．１６ｋｇｆ／ｃｍ、補強樹脂５の充填率が３０％の実施例１では１．３６ｋｇｆ／ｃｍ、補強樹脂５の充填率が７０％の実施例２では１．７２ｋｇｆ／ｃｍを示した。すなわち、比較例１では最も低い値を示し、補強樹脂５の充填率が高くなるほど、破壊強度も高い値を示した。また、比較例２では比較例１に対して、剥離強度の増加率が３．６％を示したものの、実施例１では剥離強度の増加率が２１％を示した。すなわち、比較例２では、実施例１の増加率と比べて１７％程度の改善効率しかみられなかった。これは、比較例１では補強樹脂５の相が形成されておらず、比較例２では補強樹脂５の相の量が不十分のため、十分な破壊強度を得られなかったことに対し、実施例１、２では、補強樹脂５の相が微細孔６内に形成されたことで、発泡構造が補強されたためと考えられる。また、実施例２の破壊強度の増加率は、実施例１の破壊強度の増加率である２１％を超える５３％を示したことから、実施例２で軟質樹脂５の充填率を３０％より大きい７０％とすることで、発泡構造がより補強されることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、被研磨物を長期間平坦に保持することができる保持パッドを提供するものであるため、保持パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００４９】
２ 発泡シート
３ 発泡
５ 補強樹脂
６ 微細孔
１０ 保持パッド
Ｐ 保持面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨物を保持するための保持面を有しており、湿式成膜法により、保持面より内側に、複数の発泡と、複数の発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有する発泡シートを備えた保持パッドに関する。
【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、ハードディスク用アルミニウム基板、半導体デバイス用シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用マザーガラス等、高精度に平坦性が要求される材料（被研磨物）では、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。通常、これらの被研磨物の研磨加工には、被研磨物を片面ずつ研磨加工する片面研磨機や被研磨物の両面を同時に研磨加工する両面研磨機等が使用されている。片面研磨機では、表面が平坦な保持定盤に被研磨物の一面側を保持させ、表面が平坦な研磨定盤に貼付した研磨パッドにより、研磨液（スラリ）を供給しながら被研磨物の他面側（加工表面）に研磨加工が行われている。
【０００３】
片面研磨機を使用した研磨加工では、保持定盤および研磨パッド間の平行度のバラツキや研磨加工中に発生する偏荷重を吸収し、被研磨物を保持定盤に略平坦に保持する目的で、保持定盤に保持パッドが装着されている。通常、保持パッドには、湿式成膜法で形成されたポリウレタン樹脂製の発泡シートが使用されている。湿式成膜法では、ポリウレタン樹脂を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中に浸漬することで樹脂がシート状に凝固再生される。得られた発泡シートでは、被研磨物と接触する面側に緻密なスキン層を有し、スキン層より内側に厚さ方向に縦長で、スキン層の反対の面（以下、裏面という。）側で拡径された複数の発泡と、発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有している。スキン層は、表面が平坦で被研磨物との接触性に優れるため、水張り吸着により固定することで被研磨物の保持が可能となる。つまり、スキン層の表面が被研磨物を保持するための保持面となる。
【０００４】
ところが、湿式成膜法では、樹脂溶液が粘性を有するため、成膜基材への塗布時に厚みバラツキが生じると共に、凝固再生時の有機溶媒と水系凝固液との置換により厚みバラツキが生じやすい。このため、発泡シート自体の表面平坦性が損なわれ大きく波打った表面となることがある。厚みバラツキが生じた発泡シートを使用した保持パッドで被研磨物を保持すると、被研磨物を略平坦に保持することができず、被研磨物の平坦性を得ることが難しくなる。これを解決するために、発泡シートの裏面側に研削処理を施し、厚みの均一化を図る技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０２３６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、発泡シートのスキン層を残したまま厚みの均一化を図り、被研磨物の平坦性を得ることが可能であるものの、発泡シートが湿式成膜法で形成されているので、発泡が厚さ方向に縦長で、裏面側で拡径された構造であるため、裏面側の発泡シートのかさ密度は低く樹脂部分がちぎれやすくなっている。このため、研磨加工により発泡シートが被研磨物を介して押圧され、繰り返しかかる剪断応力により、樹脂部分が破壊され、発泡シートが変形してしまう、いわゆる「凝集破壊」が発生するおそれがある。凝集破壊が発生したまま研磨加工を続けると、被研磨物を略平坦に保持することができず、結果的に被研磨物の平坦性を損なうこととなる。更には、被研磨物が研磨加工中に保持パッドから外れて、被研磨物が破損する等の問題が生じることがあり、長期間安定した研磨加工を行うことができなくなる。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、被研磨物を長期間平坦に保持することができる保持パッド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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、被研磨物を保持するための保持面を有しており、湿式成膜法により、前記保持面より内側に、複数の発泡と、前記複数の発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有する発泡シートを備えた保持パッドにおいて、前記発泡シートは、第１の樹脂で形成されており、前記多数の微細孔内に第２の樹脂が前記微細孔の体積に対する前記第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、発泡シートの微細孔内に第２の樹脂が微細孔の体積に対する第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことで、発泡シートの発泡構造が補強されるため、研磨加工時に発泡シートが被研磨物を介して押圧され繰り返し剪断応力がかかっても、発泡シートの破損が抑制され発泡シート自体の平坦性が維持されるので、被研磨物を長期間平坦に保持することができる。
【００１０】
この場合において、第２の樹脂が、多数の微細孔の表面に被膜を形成すると共に、微細孔内に存在する体積の割合が微細孔の体積に対して７０％以上となるように含有されたことが好ましい。第２の樹脂を発泡構造を有する発泡シートに樹脂エマルションを含浸させることで形成することができる。樹脂エマルションでは、分散相の径を１μｍ以下とすることが好ましい。樹脂エマルションを自己乳化型としてもよい。樹脂エマルションを架橋硬化型としてもよい。樹脂エマルションをポリウレタン樹脂のエマルションとすることができる。第２の樹脂が複数の発泡の表面の少なくとも一部にも存在してもよい。複数の発泡の少なくとも一部は、保持面の反対側の面で開口していることが好ましい。第１の樹脂をポリウレタン樹脂とすることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発泡シートの微細孔内に第２の樹脂が微細孔の体積に対する第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことで、発泡シートの発泡構造が補強されるため、研磨加工時に繰り返し剪断応力がかかっても、発泡シートの破損が抑制され発泡シート自体の平坦性が維持されるので、被研磨物を長期間平坦に保持することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した実施形態の保持パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の保持パッドの製造工程の概略を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を適用した保持パッドの実施の形態について説明する。
【００１４】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の保持パッド１０は、湿式成膜法により第１の樹脂としてのポリウレタン樹脂で形成された発泡シート２を備えている。発泡シート２は、被研磨物を保持するための保持面Ｐを有している。
【００１５】
発泡シート２は、保持面Ｐ側に湿式成膜時に形成されたスキン層４を有しており、保持面Ｐの反対の面（以下、裏面Ｑという。）側に厚みが一様となるようにバフ処理が施されている。発泡シート２には、厚み方向に沿って丸みを帯びた断面三角状の複数の発泡３が略均等に分散した状態で形成されている。発泡３は、保持面Ｐ側の平均孔径が裏面Ｑ側より小さく形成されている。すなわち、発泡３は保持面Ｐ側より裏面Ｑ側で拡径されている。複数の発泡３には、発泡シート２の厚さ全体に亘り縦長の発泡３や、発泡シート２の厚さの半分に満たない長さの発泡３がある。発泡シート２では、裏面Ｑ側がバフ処理されており、複数の発泡３の少なくとも一部がバフ処理された面（裏面Ｑ）側で開口している。発泡３の間のポリウレタン樹脂中には、平均孔径が発泡３より小さい多数の微細孔６が形成されている。電子顕微鏡写真で観察した発泡シート２の断面画像を二値化処理することで計測した微細孔６の円相当径は、１５μｍ以下に設定されている。発泡シート２の発泡３および微細孔６は、連通孔で網目状に連通されている。すなわち、発泡シート２は連続状の発泡構造を有している。湿式成膜法で形成された発泡シート２の連続状の発泡構造において、多数の微細孔６のうち少なくとも一部の微細孔６の表面に、第２の樹脂としての補強樹脂５が連続状の被膜を形成するように存在している。すなわち、微細孔６内には、補強樹脂５の相が形成されている。
【００１６】
ここで、補強樹脂５について説明する。補強樹脂５は、連通孔を通して微細孔６の表面がほぼコートされた状態（被膜の状態）で連続状に形成されている。補強樹脂５が連続状の相をなしている。微細孔６では、１つの微細孔６内の大部分に補強樹脂５の相が形成されている微細孔６と、補強樹脂５の相が殆ど形成されていない微細孔６とが形成されている。すなわち、個々の微細孔６内に存在する補強樹脂５の量は、補強樹脂５の被膜の厚さによって異なる。補強樹脂５の相の形成前の多数の微細孔６に対する補強樹脂５の充填率は、３０％以上に設定されている。補強樹脂５の充填率は、補強樹脂５の相の形成前の多数の微細孔６の空隙部分の体積に対する、補強樹脂５の体積が占める割合を百分率で表したものである。
【００１７】
補強樹脂５の充填率の算出方法について説明する。まず、補強樹脂５の相の形成前に、発泡シート２の断面写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮影し、二値化処理した画像から、微細孔６の孔径を円相当径として面積を１ｍ２のうち５点を測定し、この平均の値をＡとすると、補強樹脂５の形成前の微細孔６の空隙部分の体積（微細孔６の体積）はπＡ３／６で表される。同様にして、補強樹脂５の相を形成後に、多数の微細孔６の空隙部分（補強樹脂５の相が形成されていない部分）の孔径を円相当径として測定し、この平均の値をＢとすると、補強樹脂５の形成５の微細孔６の空隙部分の体積はπＢ３／６で表される。補強樹脂５の存在する体積を、補強樹脂５の相の形成前と形成後との微細孔６の空隙部分の体積の差、すなわち、π（Ａ３−Ｂ３）／６とすると、補強樹脂５の充填率は（Ａ３−Ｂ３）／Ａ３×１００の式で算出される。
【００１８】
補強樹脂５には、発泡シート２と同じ樹脂を用いることも、異なる樹脂を用いることも可能であるが、本例では、発泡シート２と同じポリウレタン樹脂が用いられている。補強樹脂５は、ポリウレタン樹脂のエマルション（樹脂エマルション）を発泡シート２に含浸させることで形成される。樹脂エマルションに用いられるポリウレタン樹脂は、親水性の官能基を有している。このため、樹脂エマルションは、親水性の官能基を有するポリウレタン樹脂が水等の分散媒に自然に分散され形成される。すなわち、樹脂エマルションは、自己乳化型である。樹脂エマルションの分散相の径は、１μｍ以下に設定されている。発泡シート２において、バフ処理により裏面Ｑ側で発泡３が開口し、発泡３および微細孔６が連通孔で連通されて形成された発泡構造を有しているため、発泡シート２に樹脂エマルションを含浸させると、樹脂エマルションは、発泡３の開口から浸入し発泡３や連通孔を通して微細孔６内に浸透することとなる。
【００１９】
また、保持パッド１０は、裏面Ｑ側に、研磨機に保持パッド１０を装着するための両面テープ７の一面側が貼り合わされている。両面テープ７は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の基材を有しており、その両表面に粘着剤が塗布されている。両面テープ７の他面側（最下面側）が剥離紙８で覆われている。
【００２０】
（製造）
図２に示すように、保持パッド１０は、ポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程、樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布する塗布工程、水系凝固液中でポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、厚みを均一化させるように研削処理を施す研削工程、発泡シート２に樹脂エマルションを含浸させ、乾燥させる含浸・乾燥工程、発泡シート２と両面テープ７とを貼り合わせるラミネート加工工程を経て製造される。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。）および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。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１００％樹脂モジュラスが５〜２０ＭＰａの範囲の樹脂を選択して用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０質量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡３の大きさや数量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡形成を促進させる親水性活性剤および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用いることができる。得られた溶液を減圧下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。
【００２２】
塗布工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材に略均一に塗布する。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）を調整する。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、予め水または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。
【００２３】
凝固再生工程では、塗布工程で成膜基材に塗布されたポリウレタン樹脂溶液を、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（水系凝固液）に案内する。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側に厚さ数μｍ程度のスキン層４が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液中のＤＭＦ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。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することにより、スキン層４より内側（ポリウレタン樹脂中）に発泡３および多数の微細孔６が形成され、発泡３および多数の微細孔６を網目状に連通する連通孔が形成される。このとき、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表面側（スキン層側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きな発泡３が形成される。
【００２４】
洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したシート状のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を成膜基材から剥離し、水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。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。
【００２５】
研削処理工程では、成膜樹脂のスキン層４と反対の面側にバフ処理等の研削処理を施す。すなわち、圧接治具の略平坦な表面を成膜樹脂のスキン層４の表面に圧接し、スキン層４の反対面側にバフ処理を施す。これにより、複数の発泡３の少なくとも一部が開口した裏面Ｑが形成され、成膜樹脂の厚みが均一化される。
【００２６】
含浸・乾燥工程では、親水性の官能基を有するポリウレタン樹脂を水等の分散媒に分散させ（自己乳化させ）て形成した樹脂エマルションをバフ処理後の成膜樹脂に含浸させる。樹脂エマルションに含浸された成膜樹脂では、裏面Ｑ側に形成された発泡３の開口から樹脂エマルションが浸入し、発泡３や連通孔を通して微細孔６内にまで入り込む。すなわち、成膜樹脂は樹脂エマルションで濡れることとなる。含浸後、成膜樹脂は低荷重下でマングルローラにより余分な樹脂エマルションが絞り落とされる。微細孔６内に残る樹脂エマルションの量は、微細孔６の大きさや、微細孔６の発泡３からの距離によっても左右されるが、マングルローラの荷重を調整することで、調整することができる。このとき、発泡３が拡径された裏面Ｑ側で開口しているため、発泡シート２に樹脂エマルションを含浸させると、発泡３では樹脂エマルションが開口からすぐに流れ出るのに対して、微細孔６では樹脂エマルションの表面張力により樹脂エマルションの多くが微細孔６内に残る。この結果、樹脂エマルションは、発泡３内には殆ど存在せず、微細孔６内に多く入り込むこととなる。その後、成膜樹脂を乾燥機で乾燥させる。このとき、樹脂エマルションのうち、分散媒の水等が先に蒸発し、分散相のポリウレタン樹脂が後で固化する。同様の操作を２〜５回繰り返し行うことで充填率を調整し、補強樹脂５で微細孔６の表面がほぼコートされた状態で発泡シート２が形成される。
【００２７】
ラミネート加工工程では、得られた発泡シート２の裏面Ｑに両面テープ７の一面側を貼り合わせる。両面テープ７の他面側は剥離紙８で覆われている。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、保持パッド１０を完成させる。
【００２８】
（作用）
次に、本実施形態の保持パッド１０の作用等について説明する。
【００２９】
以下の説明をわかりやすくするために、まず、従来の保持パッドについて説明する。従来の保持パッドでは、湿式成膜法により形成された発泡シートが用いられている。この発泡シートでは、厚さ方向に縦長の発泡が裏面側で拡径された構造のため、裏面側のかさ密度が保持面側（スキン層側）より小さくなっている。このため、研磨加工時に押圧され被研磨物が摺動することで発泡シートに剪断応力が繰り返しかかることにより、発泡の間の樹脂部分がちぎれる凝集破壊が発生することがある。凝集破壊が発生した発泡シートでは、物性にバラツキが生じるため、研磨加工時に押圧しても被研磨物を平坦に保持することができなくなる。また、被研磨物の摺動により発泡シートの部分的な変形が生じやすくなるため、被研磨物が脱落してしまうことがある。更には、凝集破壊の発生が広範囲に亘る場合は、発泡シート自体の平坦性（厚みの均一性）が損なわれることにもなる。結果として、被研磨物の平坦性、すなわち、加工表面の表面粗さやうねり等を向上させることが難しくなる。本実施形態は、これらの問題を解決することができる保持パッド１０である。
【００３０】
本実施形態では、発泡シート２に形成された多くの微細孔６内に補強樹脂５の相が形成されている。このため、発泡シート２の発泡構造が補強されるので、研磨加工時に発泡シート２が押圧され繰り返し剪断応力がかかっても、発泡シート２の破損が抑制される。これにより、保持パッド１０自体の平坦性が維持されるので、被研磨物を長期間、略平坦に保持することができる。従って、研磨加工による被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、補強樹脂５の形成前の多数の微細孔６に対する補強樹脂５の充填率が３０％以上に設定されている。このため、発泡シート２の発泡構造を補強することができる。補強樹脂５の充填率が３０％未満の場合、補強樹脂５の量が不十分となるため、研磨加工中に発泡シート２に繰り返しかかる剪断応力による発泡シート２の破壊を抑制することが難しくなる。このため、被研磨物を略平坦に保持することができなくなり、被研磨物が保持パッドから外れて破損してしまう、すなわち、被研磨物保持性が損なわれることとなる。なお、ここでいう被研磨物保持性は、被研磨物を確実に保持するための保持力のみではなく、被研磨物を平坦に保持する性質、つまり平坦性をも含むものである。
【００３２】
更に、本実施形態では、補強樹脂５が樹脂エマルションの含浸により形成されており、樹脂エマルションの分散相の径が１μｍ以下に設定されている。また、発泡３が拡径された裏面Ｑ側で開口している。このため、樹脂エマルションを含浸するとき、裏面Ｑに形成された発泡３の開口から樹脂エマルションが浸入し、発泡３や連通孔を通して微細孔６に容易に浸透することができ、補強樹脂５を微細孔６内に連続状に形成することができる。このとき、発泡３では樹脂エマルションが開口からすぐに流れ出てしまい、微細孔６では樹脂エマルションの表面張力が働くため、発泡３より微細孔６内に多く樹脂エマルションが入り込むこととなる。この結果、補強樹脂５の相が発泡３より微細孔６内に多く形成される。このため、補強樹脂５の相により発泡シート２の発泡構造を補強することができる。また、発泡３の多くに補強樹脂５の相が形成されずに発泡３が残されたことにより、発泡シート２では、被研磨物に対するクッション性も確保することができる。
【００３３】
また更に、本実施形態では、発泡シート２の裏面Ｑ側に研削処理が施されている。このため、発泡シート２の厚みが均一化されると共に、被研磨物の接触性に優れるスキン層４が残されるので、スキン層４に水等の液体を含ませておくことで液体の表面張力等により被研磨物を保持することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、補強樹脂５の相が微細孔６内に形成されている例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発泡３の表面の少なくとも一部にも形成されていてもよい。このことは、裏面Ｑ側における発泡３の開口の大きさを調整すること、すなわち、研削処理工程でのバフ量の調整や、含浸・乾燥工程でのマングルローラの荷重調整により実現することができる。このようにすれば、補強樹脂５の発泡構造を補強する機能をより発揮することができる。また、本実施形態では、補強樹脂５の相の形成前の多数の微細孔６に対する補強樹脂５の充填率が３０％以上に設定されている例を示したが、発泡構造をより補強することを考慮すれば、補強樹脂５の充填率を７０％以上とすることがより好ましい。
【００３５】
また、本実施形態では、発泡シート２をポリウレタン樹脂製としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の樹脂を使用してもよい。ポリウレタン樹脂以外に、例えば、アクリルゴム等のエラストマ製としてもよい。ポリウレタン樹脂を用いるようにすれば、湿式成膜法により連続発泡構造を容易に形成することができる。また、本実施形態では、発泡シート２に用い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１００％樹脂モジュラス（２倍長に引っ張る時の張力）が５〜２０ＭＰａの範囲の樹脂を選択して用いることが好ましい。このようにすれば、保持パッド１０の保持面Ｐに被研磨物を密着するように保持させることができる。また、補強樹脂５を微細孔６内に含有させても、保持パッドとして必要なクッション性も確保することができる。
【００３６】
更に、本実施形態では、補強樹脂５の形成に用いる樹脂エマルションを、ポリウレタン樹脂を水等に分散させた樹脂エマルションとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。分散させる樹脂として他の樹脂を使用してもよく、分散媒として水系であれば水以外の液体を使用してもよい。例えば、樹脂エマルションとしてラテックス等を使用してもよく、分散媒としてアルコールを含ませた水系の液体を使用してもよい。また、本実施形態では、樹脂エマルションの樹脂に、発泡シート２の樹脂と同じ樹脂を用いる例を示したが、発泡シート２の樹脂と異なる樹脂を用いてもよい。例えば、発泡シート２にポリウレタン樹脂を用い、樹脂エマルションにアクリルゴムラテックスを用いることもできる。更に、樹脂エマルションを架橋硬化型としてもよい。樹脂エマルションを架橋硬化型とすると、発泡シート２の発泡構造をより強固にすることができる。
【００３７】
また更に、本実施形態では、樹脂エマルションに親水性の官能基を有するポリウレタン樹脂を用い、自己乳化型とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、強制乳化型としてもよい。すなわち、ポリウレタン樹脂に乳化剤を加える等して水等の分散媒に分散させて樹脂エマルションを作製してもよい。樹脂エマルションを自己乳化型とすると、微細孔６に形成される補強樹脂５も親水性となり、研磨加工時に疎水性の研磨粒子やスラッジ等が発泡シート２に固着することを抑制することができる。また、本実施形態では、樹脂エマルションの分散相の径を１μｍ以下とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。微細孔６内に樹脂エマルション（分散相）を十分に、かつ、偏在することなく浸透させることを考慮すれば、分散相の径を１μｍ以下とすることが好ましい。
【００３８】
更にまた、本実施形態では、補強樹脂５の形成に樹脂エマルション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い。例えば、樹脂エマルション以外に樹脂溶液を用いてもよい。この場合、樹脂溶液に使用する溶媒を、補強樹脂５に用いる樹脂を溶解可能で、発泡シート２に用いる樹脂を溶解しないものとすることが好ましい。
【００３９】
また、本実施形態では、研削処理工程で発泡シート２の裏面Ｑ側をバフ処理する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、保持面Ｐ側にスキン層４が除去されない程度の軽度なサンディング（ドレス処理）を施してもよい。保持面Ｐにドレス処理を施した場合、研磨加工後に被研磨物を保持パッドから取り外す作業が容易となるため、被研磨物の破損を防ぐことができる。また、研削工程ではバフ処理以外にも、発泡３を開口させることができる方法であればよい。例えば、スライス機を用いたスライス処理等を施してもよい。
【実施例】
【００４０】
以下、本実施形態の保持パッド１０に使用した発泡シート２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発泡シートについても併記する。
【００４１】
（実施例１）
実施例１では、発泡シート２の作製に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を３０質量％の割合で溶解させた溶液の１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料としてカーボンブラックの３０質量％を含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液を得た。得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に塗布した後、凝固液中で凝固再生させた。凝固再生後のポリウレタン樹脂から成膜基材を剥離し、洗浄・乾燥した後、裏面Ｑ側に研削処理を施した。含浸・乾燥工程で樹脂エマルションを研削処理後のポリウレタン樹脂に含浸させた後、乾燥させる操作を３回繰り返し行い、補強樹脂５の相が形成された実施例１の発泡シート２を得た。このとき、補強樹脂５の充填率が３０％であった。
【００４２】
（実施例２）
実施例２では、含浸・乾燥工程での繰り返し回数を増やし補強樹脂５の充填率を７０％としたこと以外は実施例１と同様にして実施例２の発泡シート２を作製した。
【００４３】
（比較例１）
比較例１では、研削処理後のポリウレタン樹脂に補強樹脂５の相を形成しないこと以外は実施例１と同様にして比較例１の発泡シートを作製した。すなわち、比較例１の発泡シートは、従来の保持パッドに用いられた発泡シートである。
【００４４】
（比較例２）
比較例２では、含浸・乾燥工程での繰り返し回数を減らし補強樹脂５の充填率を１５％としたこと以外は実施例１と同様にして比較例２の発泡シートを作製した。
【００４５】
（評価）
各実施例及び比較例の発泡シートについて、破壊強度を測定した。破壊強度の測定では、引張万能試験機（エイ・アンド・デイ社製、ＲＴＣ−１２１０Ａ）を使用した。すなわち、発泡シートの両面に接着剤を用いてＰＥＴフィルムを貼着し、発泡シートの端部に厚さ方向の中間付近で切り込みを入れ、枝分かれした端部のそれぞれを、引張万能試験機のクランプに取り付けた。クランプ同士の間隔は２００ｍｍに設定した。その後、毎分２００ｍｍの引張速度で短辺と平行に枝分かれした端部を掴みながら、発泡シートを裂くことで破壊し、最大荷重を破壊強度とした。このとき、発泡シートの厚さ方向において最も脆弱な部分、すなわち、発泡シートの裏面側である、断面三角状の発泡の底辺付近において破壊が進行した。下表１に破壊強度の測定結果を示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に示すように、破壊強度において、補強樹脂５が形成されていない比較例１の発泡シートでは１．１２ｋｇｆ／ｃｍ（１ｋｇｆ／ｃｍ＝９．８Ｎ／ｃｍ）、補強樹脂５の充填率が１５％の比較例２では１．１６ｋｇｆ／ｃｍ、補強樹脂５の充填率が３０％の実施例１では１．３６ｋｇｆ／ｃｍ、補強樹脂５の充填率が７０％の実施例２では１．７２ｋｇｆ／ｃｍを示した。すなわち、比較例１では最も低い値を示し、補強樹脂５の充填率が高くなるほど、破壊強度も高い値を示した。また、比較例２では比較例１に対して、剥離強度の増加率が３．６％を示したものの、実施例１では剥離強度の増加率が２１％を示した。すなわち、比較例２では、実施例１の増加率と比べて１７％程度の改善効率しかみられなかった。これは、比較例１では補強樹脂５の相が形成されておらず、比較例２では補強樹脂５の相の量が不十分のため、十分な破壊強度を得られなかったことに対し、実施例１、２では、補強樹脂５の相が微細孔６内に形成されたことで、発泡構造が補強されたためと考えられる。また、実施例２の破壊強度の増加率は、実施例１の破壊強度の増加率である２１％を超える５３％を示したことから、実施例２で軟質樹脂５の充填率を３０％より大きい７０％とすることで、発泡構造がより補強されることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、被研磨物を長期間平坦に保持することができる保持パッドを提供するものであるため、保持パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００４９】
２ 発泡シート
３ 発泡
５ 補強樹脂
６ 微細孔
１０ 保持パッド
Ｐ 保持面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物を保持するための保持面を有しており、湿式成膜法により、前記保持面より内側に、複数の発泡と、前記複数の発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有する発泡シートを備えた保持パッドにおいて、前記発泡シートは、第１の樹脂で形成されており、前記多数の微細孔内に第２の樹脂が前記微細孔の体積に対する前記第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことを特徴とする保持パッド。
【請求項２】
前記第２の樹脂は、前記多数の微細孔の表面に被膜を形成すると共に、前記微細孔内に存在する体積の割合が前記微細孔の体積に対して７０％以上となるように含有されたことを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
【請求項３】
前記第２の樹脂は、前記発泡構造を有する発泡シートに樹脂エマルションを含浸させることで形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の保持パッド。
【請求項４】
前記樹脂エマルションは、分散相の径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の保持パッド。
【請求項５】
前記樹脂エマルションは、自己乳化型であることを特徴とする請求項４に記載の保持パッド。
【請求項６】
前記樹脂エマルションは、架橋硬化型であることを特徴とする請求項５に記載の保持パッド。
【請求項７】
前記樹脂エマルションは、ポリウレタン樹脂のエマルションであることを特徴とする請求項４に記載の保持パッド。
【請求項８】
前記第２の樹脂は、前記複数の発泡の表面の少なくとも一部にも存在することを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
【請求項９】
前記複数の発泡の少なくとも一部は、前記保持面の反対側の面で開口していることを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
【請求項１０】
前記第１の樹脂は、ポリウレタン樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の保持パッド。
【請求項１】
被研磨物を保持するための保持面を有しており、湿式成膜法により、前記保持面より内側に、複数の発泡と、前記複数の発泡より大きさの小さい多数の微細孔とが連続状に形成された発泡構造を有する発泡シートを備えた保持パッドにおいて、前記発泡シートは、第１の樹脂で形成されており、前記多数の微細孔内に第２の樹脂が前記微細孔の体積に対する前記第２の樹脂の存在する体積の割合が３０％以上となるように含有されたことを特徴とする保持パッド。
【請求項２】
前記第２の樹脂は、前記多数の微細孔の表面に被膜を形成すると共に、前記微細孔内に存在する体積の割合が前記微細孔の体積に対して７０％以上となるように含有されたことを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
【請求項３】
前記第２の樹脂は、前記発泡構造を有する発泡シートに樹脂エマルションを含浸させることで形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の保持パッド。
【請求項４】
前記樹脂エマルションは、分散相の径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の保持パッド。
【請求項５】
前記樹脂エマルションは、自己乳化型であることを特徴とする請求項４に記載の保持パッド。
【請求項６】
前記樹脂エマルションは、架橋硬化型であることを特徴とする請求項５に記載の保持パッド。
【請求項７】
前記樹脂エマルションは、ポリウレタン樹脂のエマルションであることを特徴とする請求項４に記載の保持パッド。
【請求項８】
前記第２の樹脂は、前記複数の発泡の表面の少なくとも一部にも存在することを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
【請求項９】
前記複数の発泡の少なくとも一部は、前記保持面の反対側の面で開口していることを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
【請求項１０】
前記第１の樹脂は、ポリウレタン樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の保持パッド。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−６１５３３（Ｐ２０１２−６１５３３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６２６３（Ｐ２０１０−２０６２６３）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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