研磨パッドおよびその製造方法
【課題】研磨終点を光学的に検出可能で研磨性能を向上させることができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッド１は、ウレタンシート２を有している。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。ウレタンシート２の一部には、光透過部３が形成されている。光透過部３は、ウレタンシート２を硬化前に加圧することで形成されている。ウレタンシート２の研磨面Ｐと光透過部３の上面とが連続している。ウレタンシート２の内部には、半球体状の樹脂製外殻を有する中空状の微粒子１３が含有されている。光透過部３を除くウレタンシート２の内部には、微粒子１３の窪みに配された気孔形成成分により気孔５が形成されており、研磨面Ｐで開孔６が略均一に形成されている。
【解決手段】研磨パッド１は、ウレタンシート２を有している。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。ウレタンシート２の一部には、光透過部３が形成されている。光透過部３は、ウレタンシート２を硬化前に加圧することで形成されている。ウレタンシート２の研磨面Ｐと光透過部３の上面とが連続している。ウレタンシート２の内部には、半球体状の樹脂製外殻を有する中空状の微粒子１３が含有されている。光透過部３を除くウレタンシート２の内部には、微粒子１３の窪みに配された気孔形成成分により気孔５が形成されており、研磨面Ｐで開孔６が略均一に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドおよびその製造方法に係り、特に、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層と、研磨層の内部に略均一に分散された中空状の樹脂微粒子とを備え、研磨層に光透過部が形成された研磨パッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造や液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）表面では、平坦性が求められるため、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。一般に、半導体デバイス等の加工面を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、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パッドに押しつけられた状態で、砥粒（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）が供給される。使用される研磨パッドは、通常、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層を有している。スラリ中の砥粒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、研磨パッドに要求される性能も高まっている。
【０００３】
一般に、研磨加工では被研磨物が所望の表面特性や平坦状態に達したときに研磨を終了するため、研磨終点を検出する必要がある。従来研磨終点を定めるため、被研磨物を研磨装置から取り出して別の場所で表面特性などを評価していた。被研磨物が所望の表面特性に達していないときには、被研磨物が研磨装置に再装着され、再研磨がなされていた。このため、研磨加工のプロセスが煩雑になり、被研磨物が過剰に研磨されるおそれもあった。この問題点を解決するために、研磨加工中にイン・シチュウ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で研磨終点を検出する方法について、様々な技術が開示されている。光学的に研磨終点を検出する方法としては、例えば、加工面からの反射光を撮像装置で観察する技術が開示されている（特許文献１および特許文献２参照）。これらの技術を元に、研磨パッドに形成された光透過部を通して被研磨物にレーザ等の光線を照射することにより研磨終点を検出する技術が開示されている（特許文献３〜特許文献８参照）。
【０００４】
特許文献３〜特許文献５の研磨パッドは、研磨層に開口部が形成されており、研磨層と別の部材からなる光透過性を有した窓部材が研磨層の開口部にはめ込まれた構造を有している。この研磨パッドでは、研磨層の全面に光透過部を形成する場合を除くと、研磨層と光透過部（窓部）との間でスラリの液漏れを起こしやすい、という問題点があった。この点、特許文献６、特許文献７の研磨パッドは、研磨層を構成する部材または光透過部を構成する部材が固化する前に両者を接触させて一体化させた構造を有しているため、研磨層と光透過部との接合性が高くスラリの液漏れを起こしにくくなる。ところが、光透過部が研磨層と別の硬質部材で形成されているため、均一に研磨することが難しくなり被研磨物にスクラッチ（研磨傷）等の研磨不良を生じるおそれがあった。特許文献８の研磨パッドでは、発泡構造を有する研磨層の樹脂硬化後に研磨層の一部を加熱、加圧処理することにより、低発泡化して光透過部を形成している。この研磨パッドは、研磨層と光透過部とが同一の部材で一体に形成されているため、スラリの液漏れを防止し、研磨不良を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−５２０３２号公報
【特許文献２】特許第３５０８７４７号公報
【特許文献３】特許第３４３１１１５号公報
【特許文献４】特許第３３２７８１７号公報
【特許文献５】特許第３９１３９６９号公報
【特許文献６】特許第３６９１８５２号公報
【特許文献７】特許第４０１９０８７号公報
【特許文献８】特開２００７−２４５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献８の技術では、樹脂材料を混合し反応硬化させた後に、再加熱してから加圧して光透過部を形成するため、光透過部およびその周辺の樹脂の劣化を招く可能性がある。また、研磨層の内部に水などにより発泡が形成されるものの、水などの分散状態の差異から発泡構造が不均一となるおそれがある。研磨層に中空球状の樹脂微粒子を混合することで、発泡構造を均一化することはできるが、中空球状微粒子が研磨面で開口しない場合は、中空球状微粒子の硬さが低減せず、外殻成分が異物として予期せぬ研磨不良を招き被研磨物の平坦性を低下させるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、研磨終点を光学的に検出可能で研磨性能を向上させることができる研磨パッドおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層と、前記研磨層の内部に略均一に分散され半球体状または半多面体状の外殻を有する中空状の樹脂微粒子と、を備え、前記研磨層には前記樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または予め含有された含有成分により発泡が形成されているとともに、前記研磨層の硬化前に該研磨層の少なくとも一部が厚さ方向に加圧されることにより前記発泡が圧縮され光の透過を許容する光透過部が形成されており、かつ、前記研磨層の研磨面と前記光透過部の一側面とが連続形成されたことを特徴とする研磨パッドである。
【０００９】
第１の態様では、研磨層の硬化前に研磨層の一部が厚さ方向に加圧されることにより発泡が圧縮され光透過部が形成されるため、光透過部を形成するときに再加熱を要せず、光透過部の光透過性の低下や光透過部および光透過部に隣接する樹脂の劣化を抑制することができるとともに、研磨層には内部に樹脂微粒子が略均一に分散されており、樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または含有成分により発泡が形成されているため、発泡構造が均一化されるので、スラリの保持性を確保しつつスラリの供給を均等化して研磨性能を向上させることができ、かつ、研磨層の研磨面と光透過部の一側面とが連続しているので、研磨性能を維持することができる。
【００１０】
第１の態様において、光透過部では、波長１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示すようにすることが好ましい。光透過部と研磨層とのショアＤ硬度の差を１０度以下とすることが好ましい。光透過部の厚さを光透過部を除く研磨層の厚さの８０％以下にしてもよい。光透過部の他側面と研磨層の研磨面と反対側の面との間に段差が形成されていてもよい。光透過部の他側面が研磨層の研磨面と反対側の面に対し、研磨層の研磨面側に窪んでいてもよい。研磨層をポリウレタン樹脂で形成することができる。少なくとも光透過部に分散された樹脂微粒子の外殻が光透過性を有することが好ましく、シリコーン樹脂により形成することができる。研磨層の研磨面と反対側の面にさらにクッション材が貼り合わされていてもよく、このとき、クッション材には光透過部に対応する位置に開口が形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様の研磨パッドの製造方法であって、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記樹脂微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する混合工程と、前記イソシアネート基含有化合物および前記活性水素化合物による架橋硬化反応を進行させ、その架橋硬化反応の終了前に反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に加圧して前記光透過部を含むポリウレタン成形体を形成する成形工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、研磨層の硬化前に研磨層の一部が厚さ方向に加圧されることにより発泡が圧縮され光透過部が形成されるため、光透過部を形成するときに再加熱を要せず、光透過部の光透過性の低下や光透過部および光透過部に隣接する樹脂の劣化を抑制することができるとともに、研磨層には内部に樹脂微粒子が略均一に分散されており、樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または含有成分により発泡が形成されているため、発泡構造が均一化されるので、スラリの保持性を確保しつつスラリの供給を均等化して研磨性能を向上させることができ、かつ、研磨層の研磨面と光透過部の一側面とが連続しているので、研磨性能を維持することができる、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、本発明を適用した研磨パッド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、研磨パッド１は、研磨層としてのウレタンシート２を有している。ウレタンシート２は、イソシアネート基含有化合物を主成分としており、研磨加工時に被研磨物の被研磨面（加工面）を研磨加工するための研磨面Ｐを有している。
【００１５】
ウレタンシート２の少なくとも一部には、光透過を許容する光透過部３が形成されている。図３（Ａ）に示すように、研磨パッド１は円形状に形成されており、光透過部３はウレタンシート２（研磨パッド１）の中心部と周縁部との間の一箇所に、円形状に形成されている。
【００１６】
図１に示すように、光透過部３を含むウレタンシート２は、ウレタンシート２を構成するポリウレタン樹脂の硬化反応終了前（硬化前）に、ウレタンシート２を厚さ方向に加圧することで形成されている。すなわち、ウレタンシート２および光透過部３はともにポリウレタン樹脂で一体に形成されている。また、ウレタンシート２の研磨面Ｐと光透過部３の上面（一側面）とが連続形成されている。光透過部３を含むウレタンシート２の内部には、半球体状の樹脂製外殻を有する中空状の微粒子（樹脂微粒子）１３が略均等かつ略均一に分散した状態で含有（内添）されている。
【００１７】
図２に示すように、微粒子１３は、半球体状の外殻１３ａを有しており、中央部に中空状の窪み１３ｂが形成されている。換言すれば、微粒子１３は中空球状の微粒子が略２分割されて開口が形成されたような椀状を呈している。微粒子１３は、外殻１３ａが光透過性を有するシリコーン樹脂で形成されている。本例では、微粒子１３は、開口部分の外径（粒径）の平均がおよそ１０〜１５０μｍの範囲となるように調整されている。また、微粒子１３は、窪み１３ｂに気孔（発泡）５を形成する気孔形成成分１４が配されている。本例では、気孔形成成分１４は、微粒子１３の１００部に対して５〜５０部の重量割合で窪み１３ｂに保持されている。気孔形成成分１４が少なすぎると気孔５の形成が不十分となり、反対に多すぎると形成される気孔５の大きさにバラツキが生じやすくなる。換言すれば、気孔形成成分１４は、微粒子１３の粒径とほぼ同じ大きさの気孔５を形成するのに要する量に調整されている。
【００１８】
気孔形成成分１４としては、気体または発泡成分（含有成分）を用いることができる。気体としては、ポリウレタン樹脂の形成に用いられる材料に対して非反応性のものが用いられる。このような気体としては、例えば、空気や二酸化炭素等を挙げることができる。発泡成分は、常温で固体であり１００℃〜２６０℃で熱分解して分解ガスを発生する化学発泡剤または水を用いることができる。水の場合は、ウレタンシート２の主成分であるイソシアネート基含有化合物と反応することによりガスを発生し気孔５が形成される。
【００１９】
化学発泡剤としては、例えば、バリウムアゾジカルボキシレート、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、炭酸水素ナトリウム、アゾジカルボンアミド、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドおよびヒドラゾジカルボンアミドから選択される１種または２種以上を用いることができる。化学発泡剤の熱分解温度が１００℃未満ではポリウレタン樹脂の硬化反応時に反応熱などにより早期に分解が開始されるため気孔５の分散状態を均等化、均一化することが難しくなり、反対に２６０℃を超えるとポリウレタン樹脂の硬化反応が完了しても分解せず気孔５が形成されなくなるため好ましくない。
【００２０】
図１に示すように、光透過部３を除くウレタンシート２の内部には、微粒子１３の窪み１３ｂに配された気孔形成成分１４により、気孔５が略均等かつ略均一に形成されている。一方、光透過部３では、気孔形成成分１４により形成された気孔（不図示）が加圧により圧縮されている。このため、光透過部３を除くウレタンシート２は略均一な発泡構造を有している。窪み１３ｂに配した気孔形成成分１４により気孔５が形成されるため、微粒子１３が気孔５に内包されている。本例では、微粒子１３の含有量は、ウレタンシート２の１００部に対して５〜５０部の重量割合に設定されている。微粒子１３の含有量が少なすぎると、形成される気孔５の数が少なくなりスラリの保持性が不十分となる。反対に、微粒子１３の含有量が多すぎると気孔５の数が多くなる分でウレタンシート２の密度が小さくなり研磨性能を低下させるおそれがある。なお、図１では、ウレタンシート２に形成された１つの気孔５に微粒子１３が内包された状態を示し、残りの気孔５では内包された微粒子１３を捨象して示している。また、光透過部３に分散された１つの微粒子１３を示し、残りの微粒子１３を捨象して示している。
【００２１】
光透過部３は、ポリウレタン樹脂の硬化前にウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側から厚さ方向に押圧（加圧）され形成されている。以下、光透過部３の研磨面Ｐと反対側の面（他側面）を光透過部３の反対面、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面をウレタンシート２の反対面と記載する。光透過部３の反対面は、ウレタンシート２の反対面に対し研磨面Ｐ側に窪んでいる。換言すれば、光透過部３の反対面とウレタンシート２の反対面との間には、段差が形成されている。本例では、光透過部３の厚さが、０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定されており、光透過部３を除くウレタンシート２の厚さが１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定されている。すなわち、光透過部の厚さが光透過部を除くウレタンシート２の厚さの８０％以下に設定されている。押圧する圧力が小さすぎると、気孔が圧縮されず、気孔により光が散乱されるため、十分な光透過性が得られなくなる。反対に、押圧する圧力が大きすぎると、光透過部３の硬度が高くなり、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２との硬度差が大きくなるため、研磨不良を引き起こす可能性がある。本例では、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２とのショアＤ硬度の差が１０度以下となるように調整されている。また、本例では、光透過部３が波長１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示すように形成されている。
【００２２】
ウレタンシート２は、ポリウレタン樹脂をスライス処理等の表面研削処理することで形成されているため、研磨面Ｐに気孔５が開孔した開孔６が形成されている。開孔６は、気孔形成成分１４により形成される気孔５が微粒子１３の粒径とほぼ同じ大きさに形成されるため、平均開孔径が１０〜１５０μｍの範囲で形成されている。
【００２３】
ウレタンシート２の反対面には、クッションシート（クッション材）１６が貼り合わされている。ウレタンシート２およびクッションシート１６は、接着剤のみ、または、基材の両面に接着剤層が形成された両面テープで貼り合わされている。この貼り合わせに用いられる接着剤、両面テープはいずれも光透過性を有している。クッションシート１６は、研磨パッド１にクッション性を付与する機能を果たしている。クッションシート１６としては、弾性を有するシート材を用いることができ、本例では、ポリウレタン樹脂製のシート材が用いられている。クッションシート１６には、光透過部３に対応する位置に開口１７が形成されている。クッションシート１６のウレタンシート２と反対側の面には、研磨機に研磨パッド１を装着するための両面テープ１８が貼り合わされている。両面テープ１８は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の基材の両面に接着剤層が形成されている。両面テープ１８を構成する基材および接着剤層は、全体として光透過性を有している。接着剤層の接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤等を挙げることができる。両面テープ１８は、一面側の接着剤層でクッションシート１６と貼り合わされており、他面側の接着剤層が図示しない剥離紙で覆われている。また、研磨パッド１の研磨面Ｐ側には、研磨加工時のスラリの移動や研磨屑の排出を促進するため、断面矩形状の溝８が形成されている。溝８は、研磨面Ｐ側から見て格子状に形成されている。
【００２４】
（研磨パッドの製造）
研磨パッド１は、図４に示す各工程を経て製造される。すなわち、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、微粒子１３とをそれぞれ準備する準備工程、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物および微粒子１３を略均一に混合した混合液を調製する混合工程、イソシアネート基含有化合物および活性水素化合物による架橋硬化反応を進行させ、その架橋硬化反応の終了前に反応生成物をスライスしてシート状にしてから、シート状の反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に押圧（加圧）して光透過部３を含むウレタンシート２（ポリウレタン成形体）を形成する成形工程、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側に溝８を形成する溝加工工程、ウレタンシート２をクッションシート１６、両面テープ１８と貼り合わせるラミネート工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。
【００２５】
（準備工程）
準備工程では、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物および微粒子１３をそれぞれ準備する。準備するイソシアネート基含有化合物としては、分子内に２つ以上の水酸基を有するポリオール化合物と、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物とを反応させることで生成したイソシアネート末端ウレタンプレポリマ（以下、単に、プレポリマと略記する。）が用いられている。ポリオール化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させるときに、イソシアネート基のモル量を水酸基のモル量より大きくすることで、プレポリマを得ることができる。また、プレポリマは、粘度が高すぎると、流動性が悪くなり混合時に略均一に混合することが難しくなる。温度を上昇させて粘度を低くするとポットライフが短くなり（プレポリマの硬化反応が速くなり）、却って混合斑が生じて微粒子１３の分散状態にバラツキが生じる。また、温度上昇により気孔形成成分１４が発泡してしまい気孔５の大きさや分散状態にバラツキが生じることもある。反対に粘度が低すぎると、混合液中で微粒子１３が移動してしまい、得られるポリウレタン樹脂に略均等、略均一に微粒子１３を分散させることが難しくなる。このため、プレポリマは、温度５０〜８０℃における粘度を５００〜４０００ｍＰａ・ｓの範囲に設定することが好ましい。例えば、プレポリマの分子量（重合度）を変えることで粘度を設定することができる。プレポリマは、５０〜８０℃程度に加熱され流動可能な状態とされる。
【００２６】
プレポリマの生成に用いられるジイソシアネート化合物としては、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、ナフタレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。また、これらのジイソシアネート化合物の２種以上を併用してもよい。
【００２７】
一方、プレポリマの生成に用いられるポリオール化合物としては、ジオール化合物、トリオール化合物等の化合物であればよく、例えば、エチレングリコール、ブチレングリコール等の低分子量のポリオール化合物、および、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等の高分子量のポリオール化合物のいずれも使用することができる。また、これらのポリオール化合物の２種以上を併用してもよい。
【００２８】
活性水素化合物としては、プレポリマの末端イソシアネート基と反応する活性水素基を有していればよく、ポリアミン化合物やポリオール化合物を用いることができる。ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジアミン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（以下、ＭＯＣＡと略記する。）およびＭＯＣＡと同様の構造を有するポリアミン化合物等を挙げることができる。また、ポリアミン化合物が水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。一方、ポリオール化合物としては、ジオール化合物、トリオール化合物等の化合物であればよく、例えば、エチレングリコール、ブチレングリコール等の低分子量のポリオール化合物、および、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等の高分子量のポリオール化合物を挙げることができる。活性水素化合物には、ポリアミン化合物およびポリオール化合物の少なくとも一方を用いればよく、ポリアミン化合物ないしポリオール化合物の２種以上を併用してもよい。
【００２９】
また、窪み１３ｂに気孔形成成分１４を配した微粒子１３は、例えば、次のようにして形成することができる。本例では、加水分解によりシラノール化合物を生成するシラノール基形成性ケイ素化合物、シラノール基形成性化合物を用いることで、外殻１３ａが光透過性を有した有機シリコーン系の樹脂で形成される。すなわち、シラノール基形成性ケイ素化合物およびシラノール基形成性化合物を混合し、触媒存在下で水と接触させることで加水分解してシラノール化合物を生成させる。触媒としては、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の無機塩基類、アンモニアやトリメチルアミン等の有機塩基類、塩酸や硫酸等の無機酸類、酢酸やクエン酸等の有機酸類を用いることができる。生成したシラノール化合物を含む反応液を引き続き縮合反応に供し、有機シリコーン系樹脂製で半球体状の外殻１３ａを有する中空状の微粒子１３を生成させる。縮合反応の触媒としては加水分解に用いる触媒を使用することができる。生成した微粒子１３は、遠心分離法や加圧濾過法等により脱水し加熱乾燥させるが、分別処理することで、大きさのばらつきを低減し粒径の範囲を調整することができる。得られた微粒子１３を、気孔形成成分１４の溶液中に浸漬し、減圧下で攪拌、混合した後、乾燥させる。減圧下で攪拌することで窪み１３ｂから気泡が抜け出し、気孔形成成分１４が窪み１３ｂに入り込む。微粒子１３の粒径範囲を調整することで、窪み１３ｂの大きさがほぼ同じとなるように形成されるため、窪み１３ｂに気孔形成成分１４が微量でかつ量的にバラツキの少ない状態で保持される。本例では、気孔形成成分１４として、空気が用いられている。
【００３０】
（混合工程）
図５に示すように、混合工程では準備工程で準備したプレポリマ、活性水素化合物および微粒子１３を混合機２０で混合して混合液を調製する。このとき、微粒子１３は、混合液中での分散状態を均一化するため、予め活性水素化合物に略均一に混合、分散させておく。混合機２０は、攪拌翼２４が内蔵された混合槽２２を備えている。混合槽２２の上流側には、第１成分としてプレポリマ、第２成分として微粒子１３を分散させた活性水素化合物をそれぞれ収容した供給槽が配置されている。各供給槽からの供給口は混合槽２２の上流端部に接続されている。攪拌翼２４は混合槽２２内の略中央部で上流側から下流側までにわたって配置された回転軸に固定されている。回転軸の回転に伴い攪拌翼２４が回転し、第１成分および第２成分を剪断するようにして混合する。なお、第１成分のプレポリマ、第２成分に含まれる活性水素化合物の多くがいずれも常温で固体または流動しにくい状態のため、それぞれの供給槽は各成分が流動可能となるように加温されている。
【００３１】
第１成分、第２成分がそれぞれの供給槽から混合槽２２に供給され、攪拌翼２４により混合される。混合機２０での混合条件、すなわち、攪拌翼２４の剪断速度、剪断回数を調整することで、各成分が略均等、略均一に混合されて混合液が調製される。攪拌翼２４の剪断速度が小さすぎると、微粒子１３の分散状態が不均一となる。反対に剪断速度が大きすぎると、攪拌翼２４および混合液間の摩擦による発熱で温度が上昇し混合液の粘度が低下する。このため、微粒子１３が樹脂硬化時に移動しやすくなり、樹脂中の微粒子１３の分散状態にバラツキが生じる。また、温度上昇により気孔形成成分１４が発泡してしまい気孔５の大きさや分散状態が不均一となることもある。一方、剪断回数が少なすぎると微粒子１３の分散状態を均一化することが難しく、反対に多すぎると温度上昇で粘度が低下し、微粒子１３の分散状態にバラツキが生じる。このため、混合工程では、剪断速度を９，０００〜４１，０００／秒の範囲、剪断回数を３００〜１０，０００回の範囲に設定し、混合する。混合機２０での混合時間（滞留時間）は、混合液の流量（最大１リットル／ｓｅｃ）にもよるが、およそ１秒程度である。なお、剪断速度、剪断回数は次式により求めることができる。すなわち、剪断速度（／秒）＝攪拌翼２４の翼先端の直径（ｍｍ）×円周率×攪拌翼２４の回転数（ｒｐｍ）÷６０÷攪拌翼２４の翼先端と混合槽２２の内壁とのクリアランス（ｍｍ）、剪断回数（回）＝攪拌翼２４の回転数（ｒｐｍ）÷６０×混合槽２２中での混合液の滞留時間（秒）×攪拌翼２４の翼の数、により求めることができる。
【００３２】
（成形工程）
成形工程では、混合液を型枠に注型する注型ステップと、型枠内で混合液の架橋硬化反応を進行させる硬化ステップと、架橋硬化反応の終了前に反応生成物をスライスしてシート状にするスライスステップと、シート状の反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に押圧して光透過部３を形成する加圧ステップとを経て光透過部３を含むポリウレタン成形体を形成する。以下、ステップ順に成形工程を説明する。
【００３３】
（注型ステップ）
注型ステップでは、混合工程で得られた混合液を混合槽２２の下流端部に形成された排出口から排出し、例えばフレキシブルパイプを通じて、型枠２５の上方に配置された不図示の注液口に導液する。型枠２５は、上部が開放されており、大きさが、本例では、１０５０ｍｍ（長さ）×１０５０ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（厚さ）に設定されている。注液口は、型枠２５の長さ方向で対向する２辺間（例えば、図５の左右間）を往復移動し、断面三角状で型枠２５の幅方向の長さを有している。注液口を型枠２５の長さ方向に往復移動させながら、排出口の端部（フレキシブルパイプの端部）を型枠２５の幅方向に往復移動させることで、混合液が型枠２５に略均等に注型される。注型工程で１００ｋｇ程度の型枠２５に混合液を注型するのに要する時間はおよそ１〜２分程度となる。
【００３４】
（硬化ステップ）
硬化ステップでは、注型された混合液中のプレポリマおよび活性水素化合物による架橋硬化反応を型枠２５内で進行させて、スライスすることができる程度に固化させたブロック状の反応生成物（以下、ウレタンブロックという。）を形成する。すなわち、ウレタンブロックは完全に架橋硬化反応が終了しておらず、加圧により変形することができる。型枠２５の上部が開放されているため、大気圧下で架橋硬化反応が進行しウレタンブロックが形成される。また、この反応で生じた反応熱により微粒子１３の窪み１３ｂに配された気孔形成成分１４がガスを発生する。微粒子１３が混合液中に略均等、略均一に分散されているため、微粒子１３の周囲で架橋硬化反応が進行することで、ウレタンブロックに気孔５が略均等かつ略均一に形成される。
【００３５】
（スライスステップ）
スライスステップでは、硬化ステップで得られたウレタンブロックを架橋硬化反応の終了前にスライスし、シート状の反応生成物（以下、ウレタンシートという。）を形成する。スライスには、一般的なスライス機を使用することができる。スライス時にはウレタンブロックの下層部分を保持し、上層部から順に所定厚さにスライスする。本例では、スライスする厚さを１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定する。本例で用いた厚さが５０ｍｍの型枠２５で形成したウレタンブロックでは、例えば、ウレタンブロックの上層部および下層部の約１０ｍｍ分をキズ等の関係から使用せず、中央部の約３０ｍｍ分から１０〜２５枚のウレタンシートを形成することができる。硬化ステップで気孔５が略均等、略均一に形成されたウレタンブロックが得られるため、スライスステップで複数枚のウレタンシートを形成したときは、表面に形成された開孔６の平均開孔径がいずれも１０〜１５０μｍの範囲となる。
【００３６】
（加圧ステップ）
スライスステップで得られたウレタンシートの一部を架橋硬化反応の終了前（硬化前）に厚さ方向に押圧して光透過部３を形成する。押圧時には、平板上にウレタンシートを載置し、ウレタンシートの一部に所望の光透過性が得られるように下側に円形状に圧力を加える。このとき、架橋硬化反応が終了していないため、光透過部３の内部では、気孔形成成分１４による気孔が圧縮されて、研磨終点の検出に十分な光透過性が確保される。押圧した状態でウレタンシートの架橋硬化反応を完了させて、光透過部３を含むウレタンシート２を形成する。本例では、光透過部３の厚さが０．５〜２．０ｍｍの範囲になるように圧力を設定する。
【００３７】
（溝加工工程）
図４に示すように、溝加工工程では、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側に研磨加工時のスラリの供給や研磨屑の排出を考慮して格子状で断面矩形状の溝８を形成する。また、ウレタンシート２の厚さ精度を向上させるために、ウレタンシート２反対面にさらにバフ等の表面研削処理を施すようにしてもよい。バフ処理には一般的なバフ機を使用することができる。
【００３８】
（ラミネート工程）
ラミネート工程では、ウレタンシート２とクッションシート１６とを貼り合わせ、クッションシート１６のウレタンシート２と反対側の面に両面テープ１８を貼り合わせる。ウレタンシート２とクッションシート１６の貼り合わせには、接着剤のみを用いてもよく、基材の両面に接着剤が塗着された両面テープを用いてもよいが、いずれの場合も光透過性を有することが望ましい。また、ウレタンシート２とクッションシート１６とを貼り合わせるときは、ウレタンシート２の光透過部３が形成された位置にクッションシート１６の開口１７が位置するようにする。そして、円形状に裁断した後、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。
【００３９】
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を装着する。研磨定盤に研磨パッド１を装着するときは、両面テープ１８の剥離紙を取り除き、露出した接着剤層で研磨定盤に接着固定する。このとき、研磨パッド１に形成された光透過部３の位置と研磨定盤に設けられた光照射部の位置とを合わせる。研磨定盤と対向するように配置された保持定盤に保持させた被研磨物を研磨面Ｐ側へ押圧すると共に、外部からスラリを供給しながら研磨定盤ないし保持定盤を回転させることで、被研磨物の加工面が研磨加工される。供給されたスラリが研磨面Ｐに形成された開孔６に保持されつつ被研磨物の加工面が研磨加工される。研磨加工中には研磨定盤側から研磨パッド１の光透過部３を通して被研磨物の加工面にレーザ等の光線が照射され、研磨状態が観察されながら研磨加工される。被研磨物の加工面が所望の表面特性や平坦状態に達したときに研磨終点として検出され、研磨加工が終了される。なお、通常、研磨液の媒体としては水が使用されるが、アルコール等の有機溶剤を混合することも可能である。
【００４０】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨パッド１およびその製造方法の作用等について説明する。
【００４１】
本実施形態では、ウレタンシート２の少なくとも一部に光透過部３を有しており、光透過部３はウレタンシート２を構成するポリウレタン樹脂が架橋硬化反応の終了前（硬化前）に厚さ方向に加圧されることにより形成されている。このため、光透過部３内部では、気孔が圧縮されているので、気孔による光の散乱が抑制されている。また、光透過部３の内部に含有された微粒子１３の外殻１３ａが光透過性を有するシリコーン樹脂製のため、光透過を阻害しにくい。従って、光透過部３では、１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示し、入射光が光透過部３の厚さの２倍分（被研磨物の加工面で反射する往復分）を透過することで強度低下しても、研磨終点の検出に十分な強度の透過光を得ることができる。このような研磨パッド１では、研磨終点をイン・シチュウで検出することができるため、研磨加工の効率を向上させることができ、例えば、半導体デバイス等をＣＭＰ法で研磨加工する際の研磨パッドとして好適に使用することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、光透過部３の厚さは、光透過部３を除くウレタンシート２の厚さの８０％以下であり、光透過部３の反対面とウレタンシート２の反対面との間には、段差が形成されている。換言すれば、光透過部３の反対面は、ウレタンシート２の反対面に対し、研磨面Ｐ側に窪んでいる。このため、光透過部３の厚さが薄くなるため、入射光が光透過部３の厚さの２倍分を透過しても、光の強度が低下しにくくなり、研磨終点の検出性能を向上させることができる。
【００４３】
さらに、従来ポリウレタン樹脂の硬化後に、再加熱し加圧して光透過部を形成した場合には、光透過部およびその周辺の樹脂の劣化や変色等の光透過性の低下を招く可能性がある。また、研磨加工時に劣化した樹脂の摩耗屑が脱落しコンタミが生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、ウレタンシート２を構成するポリウレタン樹脂の架橋硬化反応が終了する前（硬化前）に加圧することにより光透過部３が形成されている。このため、再加熱を要せず、樹脂の劣化や光透過性の低下を抑制することができ、研磨加工時に樹脂の劣化物によるコンタミを抑制することができる。また、再加熱を必要としないため、製造工程を効率化することができる。
【００４４】
またさらに、本実施形態では、ウレタンシート２の反対面にクッションシート１６が貼り合わされている。このため、研磨パッド１にクッション性が付与されることから、研磨定盤の凹凸等を吸収することができる。これにより、研磨加工を均一化し被研磨物の平坦性を向上させることができる。また、クッションシート１６のウレタンシート２と反対側の面には両面テープ１８が貼り合わされている。このため、研磨定盤への装着を容易にすることができる。さらに、クッションシート１６には開口１７が形成されており、両面テープ１８が全体として光透過性を有している。このため、光透過部３の光透過性の阻害を回避することができる。
【００４５】
さらにまた、本実施形態では、微粒子１３がウレタンシート２の内部に１００部に対して５〜５０部の重量割合で略均等かつ略均一に含有されている。また、光透過部３を除くウレタンシート２の内部に微粒子１３の窪み１３ｂに配された気孔形成成分１４により気孔５が形成されている。このため、巨大気孔の形成が抑制され、光透過部３を除くウレタンシート２の内部に略均等の粒径を有した気孔５が略均一に形成されている。従って、光透過部３を除くウレタンシート２の発泡構造が均一化されているため、研磨面Ｐで開孔６が略均等かつ略均一に形成されるので、スラリの保持性を確保しつつスラリの供給を均等化して研磨性能を向上させることができる。
【００４６】
また、従来中空微粒子を含有させた場合にはその樹脂製外殻が研磨面で開口せず固さが減じないまま被研磨物に接触して研磨傷を生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、微粒子１３が半球体状で当初から開口しているため、固さが減じないまま研磨面に露出することがなく、研磨加工に対して異物となり得る外殻成分を最小限量に抑えることができる。これにより、被研磨物にスクラッチ（研磨傷）を生じさせることなく、平坦性向上を図ることができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐと光透過部３の上面（一側面）とが連続形成されている。このため、ウレタンシートの開口に別部材をはめ込み光透過部とする場合に比べて、スラリの液漏れなどを防止することができ、研磨機側への悪影響等を回避することができる。また、ウレタンシート２と光透過部３とが別の部材で形成されていた場合には両者の材質の違いにより研磨性能が低下する可能性が考えられる。これに対して、本実施形態では、ウレタンシート２と光透過部３とがともにポリウレタン樹脂で形成されており、かつ、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２とのショアＤ硬度の差が１０度以下に設定されているため、研磨性能を維持することができる。
【００４８】
またさらに、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側に溝８が形成されている。このため、研磨加工時に供給されたスラリが移動することで加工面全体に略均等に供給され、研磨屑の排出が促進されるので、研磨性能や研磨効率を向上させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、研磨パッド１の中心部と周縁部との間の１箇所に円形状の光透過部３を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。円形状以外の形状としては矩形状や扇形状を挙げることができる。例えば、図３（Ｂ）に示すように、研磨パッド１の半径方向に長辺を有する矩形状の光透過部２３を形成するようにしてもよい。また、光透過部３の数についても２箇所以上に形成してもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、光透過部３が光透過性を有しており、１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線について３０％以上の透過率を示す。例えば、可視領域の光線を用いることも可能である。可視領域の光線では、通常、波長が３８０〜７８０ｎｍの範囲であり、この範囲の光線については光透過部３が３０％以上の透過率を示す。また、本実施形態では、特に例示していないが、研磨機側の光源（発光素子）として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を挙げることができ、その検出装置（受光素子）としてはフォトトランジスタ等を挙げることができる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、ウレタンブロックをポリウレタン樹脂の硬化完了前にスライスしてから加圧して光透過部３を含むウレタンシート２を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ウレタンブロックをスライスせずにポリウレタン樹脂の硬化完了前にウレタンブロックの下面側から加圧してからスライスして光透過部３を有するウレタンシート２を形成してもよい。この場合には、ウレタンブロックの上層部に光透過部が形成されているため、ウレタンブロックの上層部から順に所定厚さにスライスすることで、光透過部３の厚さと光透過部３を除くウレタンシート２の厚さとをほぼ同じに形成することができる。すなわち、光透過部３の反対面とウレタンシート２の反対面との間に段差が形成されない。
【００５２】
またさらに、本実施形態では、平板上にウレタンシートを載置し、ウレタンシートの一部をポリウレタン樹脂の硬化完了前に押圧（加圧）して光透過部３を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、突部が形成された平板上にウレタンシートまたはウレタンブロックを載置し、ポリウレタン樹脂の硬化完了前にウレタンシートまたはポリウレタンブロックの上面全体を略均一、略均等に押圧（加圧）することで光透過部３を形成するようにしてもよい。
【００５３】
さらにまた、本実施形態では、ウレタンブロックをスライスすることで複数枚のウレタンシートを得る例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、型枠２５を用いることなく、表面が平坦な基材上にシート状に塗布することで１枚ずつウレタンシートを成形するようにしてもよい。この場合には、表面側にスライス処理やバフ処理等の表面研削処理を施すことで開孔６を形成させることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、研磨層としてシート状のウレタンシート２を用いた研磨パッド１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、研磨加工方法にあわせて、ブロック状の研磨パッドとすることもできる。例えば、本実施形態で示したウレタンブロックに光透過部を形成してからそのまま研磨加工に用いてもよい。
【００５５】
さらに、本実施形態では、微粒子１３の窪み１３ｂに気孔形成成分１４を配する例を示し、気孔形成成分１４として空気を例示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、水を窪み１３ｂに配することも可能である。水を窪み１３ｂに配した微粒子１３は、一例として、微粒子１３を水に浸漬し、減圧下で攪拌、混合した後、乾燥させることで得られる。減圧下で攪拌することで窪み１３ｂから気泡が抜け出し、水が窪み１３ｂに入り込む。水分がプレポリマのイソシアネート基と反応することでガス発生するため、空気を用いたときと同様に気孔が形成される。また、水自身が気化することもある。このような場合でも、窪み１３ｂに配される水の量が制限されるため、ポリウレタン樹脂の内部に極端に大きな気孔が形成されることを回避し発泡構造を均一化することができる。また、微粒子１３の大きさや気孔形成成分１４の配合割合についても特に制限されるものではなく、気孔形成成分１４のガス発生量を考慮して調製するようにすればよい。
【００５６】
またさらに、本実施形態では、シラノール化合物を縮合反応させることで光透過性を有する有機シリコーン系樹脂製の微粒子１３を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。半球体状の微粒子１３を形成することができる方法であれば、いずれの方法も用いることができ、外殻１３ａについても光透過性を有する樹脂であれば、有機シリコーン系樹脂に限定されないことはいうまでもない。さらに、本実施形態では、微粒子１３が半球体状の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半球体状に代えて半多面体状としてもよい。例えば、中空六面体状や中空八面体状の粒子を分割したような微粒子を用いることもできる。いずれの形状としても、窪み１３ｂの形状に制限のないことはもちろんである。
【００５７】
さらにまた、本実施形態では、混合工程で微粒子１３を予め活性水素化合物と混合して第２成分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、プレポリマと混合して第１成分としておくこともできる。また、混合工程で、微粒子１３を第３成分として単独で混合するようにしてもよいが、この場合には、分散状態の均一化を図るために有機溶媒等に分散させておくことが好ましい。
【００５８】
また、本実施形態では、プレポリマとして、ポリオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリオール化合物に代えて水酸基やアミノ基等を有する活性水素化合物を用い、ジイソシアネート化合物に代えてポリイソシアネート化合物やその誘導体を用い、これらを反応させることで得るようにしてもよい。また、多種のイソシアネート末端プレポリマが市販されていることから、市販のものを使用することも可能である。
【００５９】
さらに、本実施形態では、研磨パッド１の研磨面Ｐに格子状に断面矩形状の溝８を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。溝加工に代えてエンボス加工を施すようにしてもよい。溝の形状については、放射状、螺旋状等のいずれでもよく、断面形状についてもＵ字状、Ｖ字状、半円状のいずれでもよい。溝のピッチ、幅、深さについては、研磨屑の排出やスラリの移動が可能であればよく、特に制限されるものではない。研磨パッドに溝加工を施した場合、例えば、研磨パッドの表面に孔径の大きな開孔が形成されていると、開孔と溝とが重なり突起状の角が形成されるため、研磨加工時に被研磨物にキズが発生することとなる。本実施形態では、研磨パッド１の開孔６は孔径の平均値が１０〜１５０μｍの範囲で略均一なため、溝加工を施しても被研磨物に対するキズの発生を抑制することができる。
【実施例】
【００６０】
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。
【００６１】
（実施例１）
実施例１では、プレポリマの生成で、ポリオール化合物として平均分子量約２０００のＰＴＭＧを用い、ジイソシアネート化合物として、２，４−ＴＤＩと２，６−ＴＤＩとをモル比７／３で混合して用いた。これらを反応させることで、温度５０℃における粘度が５５００ｍＰａ・ｓ、ＮＣＯ当量が５４９のプレポリマを得た。このプレポリマを５５℃に加熱し減圧下で脱泡して用いた。活性水素化合物にはＭＯＣＡを用い、約１２０℃で溶解させ減圧下で脱泡した。微粒子１３としては、平均粒径１０μｍの外殻１３ａを有機シリコーン系重合体で形成し、窪み１３ｂに気孔形成成分１４として空気を配した。プレポリマ：ＭＯＣＡ：微粒子１３を重量比で１００部：２２．８部：５．３部の割合で混合した。混合工程では、攪拌条件を剪断回数１６８９回、剪断速度９４２５／秒に設定した。得られた混合液を型枠２５に注型しスライスできる程度に固化させた後、硬化反応の終了前にウレタンブロックを型枠２５から抜き出し、厚さ１．３ｍｍにスライスし、５ＭＰａで加圧して光透過部３を形成し研磨パッド１を作製した。光透過部３の厚さを１．０ｍｍ、すなわち、光透過部３の除くウレタンシート２の厚さの８０％に設定した。また、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２とのショアＤ硬度の差を８度に設定した。
【００６２】
（比較例１）
比較例１では、中空球状微粒子（松本油脂製薬株式会社製、マツモトマイクロビーズＭ−６１０、架橋アクリルタイプ）を用い、光透過部３を形成しないこと以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。なお、中空球状微粒子の平均粒径は１０μｍに設定した。
【００６３】
（物性測定）
実施例１の研磨パッド１について、開孔６の平均開孔径、光透過部３の光透過率を測定した。また、比較例１の研磨パッドについて、研磨面に形成された開孔の平均開孔径、光透過率を測定した。平均開孔径は、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ製、ＶＨ−６３００）で約１．３ｍｍ四方の範囲を１７５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）により処理し算出した。光透過率は、波長５００ｎｍの光線についての透過率を測定し評価した。平均開孔径および光透過率の測定結果を下表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に示すように、中空球状微粒子が分散された比較例１の研磨パッドでは、研磨面での平均開孔径が９．８μｍを示した。これに対して、半球体状の微粒子１３を分散させた実施例１の研磨パッド１では、平均開孔径が９．９μｍを示した。このことから、比較例１では中空球状微粒子、実施例１では微粒子１３の大きさと同程度の気孔が形成されることが判った。また、比較例１では光透過率が３０％未満を示した。これに対して、実施例１では光透過率が３０％以上を示した。このことから、実施例１の研磨パッド１では、研磨加工中に研磨終点を光学的に検出することが可能であることが判った。
【００６６】
（研磨性能評価）
次に、各実施例及び比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でハードディスク用のアルミニウム基板の研磨加工を行い、研磨レートを測定した。研磨レートは、１分間当たりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少から求めた研磨量、アルミニウム基板の研磨面積および比重から算出した。また、研磨加工によるアルミニウム基板上のスクラッチの有無を目視にて判定した。研磨レート、スクラッチの有無の測定結果を下表２に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、９Ｂ−５Ｐポリッシングマシン
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
加工圧力：１００ｇ／ｃｍ２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（ｐＨ：１１．５）
スラリ供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：ハードディスク用アルミニウム基板
（外径９５ｍｍφ、内径２５ｍｍ、厚さ１．２７ｍｍ）
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２に示すように、比較例１の研磨パッドでは、研磨レートが０．１８１μｍ／ｍｉｎを示しスクラッチも確認された。これに対して、窪み１３ｂに気孔形成成分１４を配した半球体状の微粒子１３が分散された実施例１の研磨パッド１では、研磨レートが０．１９６μｍ／ｍｉｎと向上し、スクラッチは認められなかった。また、比較例１の研磨パッドでは研磨終点を判断するために研磨加工を中断して加工面を検査する必要があったのに対し、実施例１の研磨パッド１では光学的に研磨終点が検出できたため、中断することなく研磨加工を行うことができた。従って、光透過部３を含むウレタンシート２を用い、微粒子１３の窪み１３ｂに配した気孔形成成分１４で光透過部３を除くウレタンシート２に気孔５を形成することで、光学的に研磨終点を検出することができ、十分な研磨レートを得ることができることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は研磨終点を光学的に検出可能で研磨性能を向上させることができる研磨パッドおよびその製造方法を提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドに分散された微粒子を模式的に示す斜視図である。
【図３】研磨パッドを構成するウレタンシートに形成された光透過部を示す平面図である。
【図４】実施形態の研磨パッドの製造方法の要部を示す工程図である。
【図５】実施形態の研磨パッドの製造に用いた混合機および型枠の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 研磨パッド
２ ウレタンシート（研磨層）
３ 光透過部
５ 気孔（発泡）
１３ 微粒子（樹脂微粒子）
１３ａ 外殻
１３ｂ 窪み（中空部分）
１４ 気孔形成成分（気体または含有成分）
Ｐ 研磨面
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドおよびその製造方法に係り、特に、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層と、研磨層の内部に略均一に分散された中空状の樹脂微粒子とを備え、研磨層に光透過部が形成された研磨パッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造や液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）表面では、平坦性が求められるため、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。一般に、半導体デバイス等の加工面を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、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パッドに押しつけられた状態で、砥粒（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）が供給される。使用される研磨パッドは、通常、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層を有している。スラリ中の砥粒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、研磨パッドに要求される性能も高まっている。
【０００３】
一般に、研磨加工では被研磨物が所望の表面特性や平坦状態に達したときに研磨を終了するため、研磨終点を検出する必要がある。従来研磨終点を定めるため、被研磨物を研磨装置から取り出して別の場所で表面特性などを評価していた。被研磨物が所望の表面特性に達していないときには、被研磨物が研磨装置に再装着され、再研磨がなされていた。このため、研磨加工のプロセスが煩雑になり、被研磨物が過剰に研磨されるおそれもあった。この問題点を解決するために、研磨加工中にイン・シチュウ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で研磨終点を検出する方法について、様々な技術が開示されている。光学的に研磨終点を検出する方法としては、例えば、加工面からの反射光を撮像装置で観察する技術が開示されている（特許文献１および特許文献２参照）。これらの技術を元に、研磨パッドに形成された光透過部を通して被研磨物にレーザ等の光線を照射することにより研磨終点を検出する技術が開示されている（特許文献３〜特許文献８参照）。
【０００４】
特許文献３〜特許文献５の研磨パッドは、研磨層に開口部が形成されており、研磨層と別の部材からなる光透過性を有した窓部材が研磨層の開口部にはめ込まれた構造を有している。この研磨パッドでは、研磨層の全面に光透過部を形成する場合を除くと、研磨層と光透過部（窓部）との間でスラリの液漏れを起こしやすい、という問題点があった。この点、特許文献６、特許文献７の研磨パッドは、研磨層を構成する部材または光透過部を構成する部材が固化する前に両者を接触させて一体化させた構造を有しているため、研磨層と光透過部との接合性が高くスラリの液漏れを起こしにくくなる。ところが、光透過部が研磨層と別の硬質部材で形成されているため、均一に研磨することが難しくなり被研磨物にスクラッチ（研磨傷）等の研磨不良を生じるおそれがあった。特許文献８の研磨パッドでは、発泡構造を有する研磨層の樹脂硬化後に研磨層の一部を加熱、加圧処理することにより、低発泡化して光透過部を形成している。この研磨パッドは、研磨層と光透過部とが同一の部材で一体に形成されているため、スラリの液漏れを防止し、研磨不良を抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−５２０３２号公報
【特許文献２】特許第３５０８７４７号公報
【特許文献３】特許第３４３１１１５号公報
【特許文献４】特許第３３２７８１７号公報
【特許文献５】特許第３９１３９６９号公報
【特許文献６】特許第３６９１８５２号公報
【特許文献７】特許第４０１９０８７号公報
【特許文献８】特開２００７−２４５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献８の技術では、樹脂材料を混合し反応硬化させた後に、再加熱してから加圧して光透過部を形成するため、光透過部およびその周辺の樹脂の劣化を招く可能性がある。また、研磨層の内部に水などにより発泡が形成されるものの、水などの分散状態の差異から発泡構造が不均一となるおそれがある。研磨層に中空球状の樹脂微粒子を混合することで、発泡構造を均一化することはできるが、中空球状微粒子が研磨面で開口しない場合は、中空球状微粒子の硬さが低減せず、外殻成分が異物として予期せぬ研磨不良を招き被研磨物の平坦性を低下させるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、研磨終点を光学的に検出可能で研磨性能を向上させることができる研磨パッドおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層と、前記研磨層の内部に略均一に分散され半球体状または半多面体状の外殻を有する中空状の樹脂微粒子と、を備え、前記研磨層には前記樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または予め含有された含有成分により発泡が形成されているとともに、前記研磨層の硬化前に該研磨層の少なくとも一部が厚さ方向に加圧されることにより前記発泡が圧縮され光の透過を許容する光透過部が形成されており、かつ、前記研磨層の研磨面と前記光透過部の一側面とが連続形成されたことを特徴とする研磨パッドである。
【０００９】
第１の態様では、研磨層の硬化前に研磨層の一部が厚さ方向に加圧されることにより発泡が圧縮され光透過部が形成されるため、光透過部を形成するときに再加熱を要せず、光透過部の光透過性の低下や光透過部および光透過部に隣接する樹脂の劣化を抑制することができるとともに、研磨層には内部に樹脂微粒子が略均一に分散されており、樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または含有成分により発泡が形成されているため、発泡構造が均一化されるので、スラリの保持性を確保しつつスラリの供給を均等化して研磨性能を向上させることができ、かつ、研磨層の研磨面と光透過部の一側面とが連続しているので、研磨性能を維持することができる。
【００１０】
第１の態様において、光透過部では、波長１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示すようにすることが好ましい。光透過部と研磨層とのショアＤ硬度の差を１０度以下とすることが好ましい。光透過部の厚さを光透過部を除く研磨層の厚さの８０％以下にしてもよい。光透過部の他側面と研磨層の研磨面と反対側の面との間に段差が形成されていてもよい。光透過部の他側面が研磨層の研磨面と反対側の面に対し、研磨層の研磨面側に窪んでいてもよい。研磨層をポリウレタン樹脂で形成することができる。少なくとも光透過部に分散された樹脂微粒子の外殻が光透過性を有することが好ましく、シリコーン樹脂により形成することができる。研磨層の研磨面と反対側の面にさらにクッション材が貼り合わされていてもよく、このとき、クッション材には光透過部に対応する位置に開口が形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様の研磨パッドの製造方法であって、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記樹脂微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する混合工程と、前記イソシアネート基含有化合物および前記活性水素化合物による架橋硬化反応を進行させ、その架橋硬化反応の終了前に反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に加圧して前記光透過部を含むポリウレタン成形体を形成する成形工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、研磨層の硬化前に研磨層の一部が厚さ方向に加圧されることにより発泡が圧縮され光透過部が形成されるため、光透過部を形成するときに再加熱を要せず、光透過部の光透過性の低下や光透過部および光透過部に隣接する樹脂の劣化を抑制することができるとともに、研磨層には内部に樹脂微粒子が略均一に分散されており、樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または含有成分により発泡が形成されているため、発泡構造が均一化されるので、スラリの保持性を確保しつつスラリの供給を均等化して研磨性能を向上させることができ、かつ、研磨層の研磨面と光透過部の一側面とが連続しているので、研磨性能を維持することができる、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、本発明を適用した研磨パッド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、研磨パッド１は、研磨層としてのウレタンシート２を有している。ウレタンシート２は、イソシアネート基含有化合物を主成分としており、研磨加工時に被研磨物の被研磨面（加工面）を研磨加工するための研磨面Ｐを有している。
【００１５】
ウレタンシート２の少なくとも一部には、光透過を許容する光透過部３が形成されている。図３（Ａ）に示すように、研磨パッド１は円形状に形成されており、光透過部３はウレタンシート２（研磨パッド１）の中心部と周縁部との間の一箇所に、円形状に形成されている。
【００１６】
図１に示すように、光透過部３を含むウレタンシート２は、ウレタンシート２を構成するポリウレタン樹脂の硬化反応終了前（硬化前）に、ウレタンシート２を厚さ方向に加圧することで形成されている。すなわち、ウレタンシート２および光透過部３はともにポリウレタン樹脂で一体に形成されている。また、ウレタンシート２の研磨面Ｐと光透過部３の上面（一側面）とが連続形成されている。光透過部３を含むウレタンシート２の内部には、半球体状の樹脂製外殻を有する中空状の微粒子（樹脂微粒子）１３が略均等かつ略均一に分散した状態で含有（内添）されている。
【００１７】
図２に示すように、微粒子１３は、半球体状の外殻１３ａを有しており、中央部に中空状の窪み１３ｂが形成されている。換言すれば、微粒子１３は中空球状の微粒子が略２分割されて開口が形成されたような椀状を呈している。微粒子１３は、外殻１３ａが光透過性を有するシリコーン樹脂で形成されている。本例では、微粒子１３は、開口部分の外径（粒径）の平均がおよそ１０〜１５０μｍの範囲となるように調整されている。また、微粒子１３は、窪み１３ｂに気孔（発泡）５を形成する気孔形成成分１４が配されている。本例では、気孔形成成分１４は、微粒子１３の１００部に対して５〜５０部の重量割合で窪み１３ｂに保持されている。気孔形成成分１４が少なすぎると気孔５の形成が不十分となり、反対に多すぎると形成される気孔５の大きさにバラツキが生じやすくなる。換言すれば、気孔形成成分１４は、微粒子１３の粒径とほぼ同じ大きさの気孔５を形成するのに要する量に調整されている。
【００１８】
気孔形成成分１４としては、気体または発泡成分（含有成分）を用いることができる。気体としては、ポリウレタン樹脂の形成に用いられる材料に対して非反応性のものが用いられる。このような気体としては、例えば、空気や二酸化炭素等を挙げることができる。発泡成分は、常温で固体であり１００℃〜２６０℃で熱分解して分解ガスを発生する化学発泡剤または水を用いることができる。水の場合は、ウレタンシート２の主成分であるイソシアネート基含有化合物と反応することによりガスを発生し気孔５が形成される。
【００１９】
化学発泡剤としては、例えば、バリウムアゾジカルボキシレート、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、炭酸水素ナトリウム、アゾジカルボンアミド、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドおよびヒドラゾジカルボンアミドから選択される１種または２種以上を用いることができる。化学発泡剤の熱分解温度が１００℃未満ではポリウレタン樹脂の硬化反応時に反応熱などにより早期に分解が開始されるため気孔５の分散状態を均等化、均一化することが難しくなり、反対に２６０℃を超えるとポリウレタン樹脂の硬化反応が完了しても分解せず気孔５が形成されなくなるため好ましくない。
【００２０】
図１に示すように、光透過部３を除くウレタンシート２の内部には、微粒子１３の窪み１３ｂに配された気孔形成成分１４により、気孔５が略均等かつ略均一に形成されている。一方、光透過部３では、気孔形成成分１４により形成された気孔（不図示）が加圧により圧縮されている。このため、光透過部３を除くウレタンシート２は略均一な発泡構造を有している。窪み１３ｂに配した気孔形成成分１４により気孔５が形成されるため、微粒子１３が気孔５に内包されている。本例では、微粒子１３の含有量は、ウレタンシート２の１００部に対して５〜５０部の重量割合に設定されている。微粒子１３の含有量が少なすぎると、形成される気孔５の数が少なくなりスラリの保持性が不十分となる。反対に、微粒子１３の含有量が多すぎると気孔５の数が多くなる分でウレタンシート２の密度が小さくなり研磨性能を低下させるおそれがある。なお、図１では、ウレタンシート２に形成された１つの気孔５に微粒子１３が内包された状態を示し、残りの気孔５では内包された微粒子１３を捨象して示している。また、光透過部３に分散された１つの微粒子１３を示し、残りの微粒子１３を捨象して示している。
【００２１】
光透過部３は、ポリウレタン樹脂の硬化前にウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側から厚さ方向に押圧（加圧）され形成されている。以下、光透過部３の研磨面Ｐと反対側の面（他側面）を光透過部３の反対面、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対側の面をウレタンシート２の反対面と記載する。光透過部３の反対面は、ウレタンシート２の反対面に対し研磨面Ｐ側に窪んでいる。換言すれば、光透過部３の反対面とウレタンシート２の反対面との間には、段差が形成されている。本例では、光透過部３の厚さが、０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定されており、光透過部３を除くウレタンシート２の厚さが１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定されている。すなわち、光透過部の厚さが光透過部を除くウレタンシート２の厚さの８０％以下に設定されている。押圧する圧力が小さすぎると、気孔が圧縮されず、気孔により光が散乱されるため、十分な光透過性が得られなくなる。反対に、押圧する圧力が大きすぎると、光透過部３の硬度が高くなり、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２との硬度差が大きくなるため、研磨不良を引き起こす可能性がある。本例では、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２とのショアＤ硬度の差が１０度以下となるように調整されている。また、本例では、光透過部３が波長１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示すように形成されている。
【００２２】
ウレタンシート２は、ポリウレタン樹脂をスライス処理等の表面研削処理することで形成されているため、研磨面Ｐに気孔５が開孔した開孔６が形成されている。開孔６は、気孔形成成分１４により形成される気孔５が微粒子１３の粒径とほぼ同じ大きさに形成されるため、平均開孔径が１０〜１５０μｍの範囲で形成されている。
【００２３】
ウレタンシート２の反対面には、クッションシート（クッション材）１６が貼り合わされている。ウレタンシート２およびクッションシート１６は、接着剤のみ、または、基材の両面に接着剤層が形成された両面テープで貼り合わされている。この貼り合わせに用いられる接着剤、両面テープはいずれも光透過性を有している。クッションシート１６は、研磨パッド１にクッション性を付与する機能を果たしている。クッションシート１６としては、弾性を有するシート材を用いることができ、本例では、ポリウレタン樹脂製のシート材が用いられている。クッションシート１６には、光透過部３に対応する位置に開口１７が形成されている。クッションシート１６のウレタンシート２と反対側の面には、研磨機に研磨パッド１を装着するための両面テープ１８が貼り合わされている。両面テープ１８は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の基材の両面に接着剤層が形成されている。両面テープ１８を構成する基材および接着剤層は、全体として光透過性を有している。接着剤層の接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤等を挙げることができる。両面テープ１８は、一面側の接着剤層でクッションシート１６と貼り合わされており、他面側の接着剤層が図示しない剥離紙で覆われている。また、研磨パッド１の研磨面Ｐ側には、研磨加工時のスラリの移動や研磨屑の排出を促進するため、断面矩形状の溝８が形成されている。溝８は、研磨面Ｐ側から見て格子状に形成されている。
【００２４】
（研磨パッドの製造）
研磨パッド１は、図４に示す各工程を経て製造される。すなわち、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、微粒子１３とをそれぞれ準備する準備工程、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物および微粒子１３を略均一に混合した混合液を調製する混合工程、イソシアネート基含有化合物および活性水素化合物による架橋硬化反応を進行させ、その架橋硬化反応の終了前に反応生成物をスライスしてシート状にしてから、シート状の反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に押圧（加圧）して光透過部３を含むウレタンシート２（ポリウレタン成形体）を形成する成形工程、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側に溝８を形成する溝加工工程、ウレタンシート２をクッションシート１６、両面テープ１８と貼り合わせるラミネート工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。
【００２５】
（準備工程）
準備工程では、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物および微粒子１３をそれぞれ準備する。準備するイソシアネート基含有化合物としては、分子内に２つ以上の水酸基を有するポリオール化合物と、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物とを反応させることで生成したイソシアネート末端ウレタンプレポリマ（以下、単に、プレポリマと略記する。）が用いられている。ポリオール化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させるときに、イソシアネート基のモル量を水酸基のモル量より大きくすることで、プレポリマを得ることができる。また、プレポリマは、粘度が高すぎると、流動性が悪くなり混合時に略均一に混合することが難しくなる。温度を上昇させて粘度を低くするとポットライフが短くなり（プレポリマの硬化反応が速くなり）、却って混合斑が生じて微粒子１３の分散状態にバラツキが生じる。また、温度上昇により気孔形成成分１４が発泡してしまい気孔５の大きさや分散状態にバラツキが生じることもある。反対に粘度が低すぎると、混合液中で微粒子１３が移動してしまい、得られるポリウレタン樹脂に略均等、略均一に微粒子１３を分散させることが難しくなる。このため、プレポリマは、温度５０〜８０℃における粘度を５００〜４０００ｍＰａ・ｓの範囲に設定することが好ましい。例えば、プレポリマの分子量（重合度）を変えることで粘度を設定することができる。プレポリマは、５０〜８０℃程度に加熱され流動可能な状態とされる。
【００２６】
プレポリマの生成に用いられるジイソシアネート化合物としては、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、ナフタレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。また、これらのジイソシアネート化合物の２種以上を併用してもよい。
【００２７】
一方、プレポリマの生成に用いられるポリオール化合物としては、ジオール化合物、トリオール化合物等の化合物であればよく、例えば、エチレングリコール、ブチレングリコール等の低分子量のポリオール化合物、および、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等の高分子量のポリオール化合物のいずれも使用することができる。また、これらのポリオール化合物の２種以上を併用してもよい。
【００２８】
活性水素化合物としては、プレポリマの末端イソシアネート基と反応する活性水素基を有していればよく、ポリアミン化合物やポリオール化合物を用いることができる。ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジアミン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（以下、ＭＯＣＡと略記する。）およびＭＯＣＡと同様の構造を有するポリアミン化合物等を挙げることができる。また、ポリアミン化合物が水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。一方、ポリオール化合物としては、ジオール化合物、トリオール化合物等の化合物であればよく、例えば、エチレングリコール、ブチレングリコール等の低分子量のポリオール化合物、および、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等の高分子量のポリオール化合物を挙げることができる。活性水素化合物には、ポリアミン化合物およびポリオール化合物の少なくとも一方を用いればよく、ポリアミン化合物ないしポリオール化合物の２種以上を併用してもよい。
【００２９】
また、窪み１３ｂに気孔形成成分１４を配した微粒子１３は、例えば、次のようにして形成することができる。本例では、加水分解によりシラノール化合物を生成するシラノール基形成性ケイ素化合物、シラノール基形成性化合物を用いることで、外殻１３ａが光透過性を有した有機シリコーン系の樹脂で形成される。すなわち、シラノール基形成性ケイ素化合物およびシラノール基形成性化合物を混合し、触媒存在下で水と接触させることで加水分解してシラノール化合物を生成させる。触媒としては、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の無機塩基類、アンモニアやトリメチルアミン等の有機塩基類、塩酸や硫酸等の無機酸類、酢酸やクエン酸等の有機酸類を用いることができる。生成したシラノール化合物を含む反応液を引き続き縮合反応に供し、有機シリコーン系樹脂製で半球体状の外殻１３ａを有する中空状の微粒子１３を生成させる。縮合反応の触媒としては加水分解に用いる触媒を使用することができる。生成した微粒子１３は、遠心分離法や加圧濾過法等により脱水し加熱乾燥させるが、分別処理することで、大きさのばらつきを低減し粒径の範囲を調整することができる。得られた微粒子１３を、気孔形成成分１４の溶液中に浸漬し、減圧下で攪拌、混合した後、乾燥させる。減圧下で攪拌することで窪み１３ｂから気泡が抜け出し、気孔形成成分１４が窪み１３ｂに入り込む。微粒子１３の粒径範囲を調整することで、窪み１３ｂの大きさがほぼ同じとなるように形成されるため、窪み１３ｂに気孔形成成分１４が微量でかつ量的にバラツキの少ない状態で保持される。本例では、気孔形成成分１４として、空気が用いられている。
【００３０】
（混合工程）
図５に示すように、混合工程では準備工程で準備したプレポリマ、活性水素化合物および微粒子１３を混合機２０で混合して混合液を調製する。このとき、微粒子１３は、混合液中での分散状態を均一化するため、予め活性水素化合物に略均一に混合、分散させておく。混合機２０は、攪拌翼２４が内蔵された混合槽２２を備えている。混合槽２２の上流側には、第１成分としてプレポリマ、第２成分として微粒子１３を分散させた活性水素化合物をそれぞれ収容した供給槽が配置されている。各供給槽からの供給口は混合槽２２の上流端部に接続されている。攪拌翼２４は混合槽２２内の略中央部で上流側から下流側までにわたって配置された回転軸に固定されている。回転軸の回転に伴い攪拌翼２４が回転し、第１成分および第２成分を剪断するようにして混合する。なお、第１成分のプレポリマ、第２成分に含まれる活性水素化合物の多くがいずれも常温で固体または流動しにくい状態のため、それぞれの供給槽は各成分が流動可能となるように加温されている。
【００３１】
第１成分、第２成分がそれぞれの供給槽から混合槽２２に供給され、攪拌翼２４により混合される。混合機２０での混合条件、すなわち、攪拌翼２４の剪断速度、剪断回数を調整することで、各成分が略均等、略均一に混合されて混合液が調製される。攪拌翼２４の剪断速度が小さすぎると、微粒子１３の分散状態が不均一となる。反対に剪断速度が大きすぎると、攪拌翼２４および混合液間の摩擦による発熱で温度が上昇し混合液の粘度が低下する。このため、微粒子１３が樹脂硬化時に移動しやすくなり、樹脂中の微粒子１３の分散状態にバラツキが生じる。また、温度上昇により気孔形成成分１４が発泡してしまい気孔５の大きさや分散状態が不均一となることもある。一方、剪断回数が少なすぎると微粒子１３の分散状態を均一化することが難しく、反対に多すぎると温度上昇で粘度が低下し、微粒子１３の分散状態にバラツキが生じる。このため、混合工程では、剪断速度を９，０００〜４１，０００／秒の範囲、剪断回数を３００〜１０，０００回の範囲に設定し、混合する。混合機２０での混合時間（滞留時間）は、混合液の流量（最大１リットル／ｓｅｃ）にもよるが、およそ１秒程度である。なお、剪断速度、剪断回数は次式により求めることができる。すなわち、剪断速度（／秒）＝攪拌翼２４の翼先端の直径（ｍｍ）×円周率×攪拌翼２４の回転数（ｒｐｍ）÷６０÷攪拌翼２４の翼先端と混合槽２２の内壁とのクリアランス（ｍｍ）、剪断回数（回）＝攪拌翼２４の回転数（ｒｐｍ）÷６０×混合槽２２中での混合液の滞留時間（秒）×攪拌翼２４の翼の数、により求めることができる。
【００３２】
（成形工程）
成形工程では、混合液を型枠に注型する注型ステップと、型枠内で混合液の架橋硬化反応を進行させる硬化ステップと、架橋硬化反応の終了前に反応生成物をスライスしてシート状にするスライスステップと、シート状の反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に押圧して光透過部３を形成する加圧ステップとを経て光透過部３を含むポリウレタン成形体を形成する。以下、ステップ順に成形工程を説明する。
【００３３】
（注型ステップ）
注型ステップでは、混合工程で得られた混合液を混合槽２２の下流端部に形成された排出口から排出し、例えばフレキシブルパイプを通じて、型枠２５の上方に配置された不図示の注液口に導液する。型枠２５は、上部が開放されており、大きさが、本例では、１０５０ｍｍ（長さ）×１０５０ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（厚さ）に設定されている。注液口は、型枠２５の長さ方向で対向する２辺間（例えば、図５の左右間）を往復移動し、断面三角状で型枠２５の幅方向の長さを有している。注液口を型枠２５の長さ方向に往復移動させながら、排出口の端部（フレキシブルパイプの端部）を型枠２５の幅方向に往復移動させることで、混合液が型枠２５に略均等に注型される。注型工程で１００ｋｇ程度の型枠２５に混合液を注型するのに要する時間はおよそ１〜２分程度となる。
【００３４】
（硬化ステップ）
硬化ステップでは、注型された混合液中のプレポリマおよび活性水素化合物による架橋硬化反応を型枠２５内で進行させて、スライスすることができる程度に固化させたブロック状の反応生成物（以下、ウレタンブロックという。）を形成する。すなわち、ウレタンブロックは完全に架橋硬化反応が終了しておらず、加圧により変形することができる。型枠２５の上部が開放されているため、大気圧下で架橋硬化反応が進行しウレタンブロックが形成される。また、この反応で生じた反応熱により微粒子１３の窪み１３ｂに配された気孔形成成分１４がガスを発生する。微粒子１３が混合液中に略均等、略均一に分散されているため、微粒子１３の周囲で架橋硬化反応が進行することで、ウレタンブロックに気孔５が略均等かつ略均一に形成される。
【００３５】
（スライスステップ）
スライスステップでは、硬化ステップで得られたウレタンブロックを架橋硬化反応の終了前にスライスし、シート状の反応生成物（以下、ウレタンシートという。）を形成する。スライスには、一般的なスライス機を使用することができる。スライス時にはウレタンブロックの下層部分を保持し、上層部から順に所定厚さにスライスする。本例では、スライスする厚さを１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定する。本例で用いた厚さが５０ｍｍの型枠２５で形成したウレタンブロックでは、例えば、ウレタンブロックの上層部および下層部の約１０ｍｍ分をキズ等の関係から使用せず、中央部の約３０ｍｍ分から１０〜２５枚のウレタンシートを形成することができる。硬化ステップで気孔５が略均等、略均一に形成されたウレタンブロックが得られるため、スライスステップで複数枚のウレタンシートを形成したときは、表面に形成された開孔６の平均開孔径がいずれも１０〜１５０μｍの範囲となる。
【００３６】
（加圧ステップ）
スライスステップで得られたウレタンシートの一部を架橋硬化反応の終了前（硬化前）に厚さ方向に押圧して光透過部３を形成する。押圧時には、平板上にウレタンシートを載置し、ウレタンシートの一部に所望の光透過性が得られるように下側に円形状に圧力を加える。このとき、架橋硬化反応が終了していないため、光透過部３の内部では、気孔形成成分１４による気孔が圧縮されて、研磨終点の検出に十分な光透過性が確保される。押圧した状態でウレタンシートの架橋硬化反応を完了させて、光透過部３を含むウレタンシート２を形成する。本例では、光透過部３の厚さが０．５〜２．０ｍｍの範囲になるように圧力を設定する。
【００３７】
（溝加工工程）
図４に示すように、溝加工工程では、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側に研磨加工時のスラリの供給や研磨屑の排出を考慮して格子状で断面矩形状の溝８を形成する。また、ウレタンシート２の厚さ精度を向上させるために、ウレタンシート２反対面にさらにバフ等の表面研削処理を施すようにしてもよい。バフ処理には一般的なバフ機を使用することができる。
【００３８】
（ラミネート工程）
ラミネート工程では、ウレタンシート２とクッションシート１６とを貼り合わせ、クッションシート１６のウレタンシート２と反対側の面に両面テープ１８を貼り合わせる。ウレタンシート２とクッションシート１６の貼り合わせには、接着剤のみを用いてもよく、基材の両面に接着剤が塗着された両面テープを用いてもよいが、いずれの場合も光透過性を有することが望ましい。また、ウレタンシート２とクッションシート１６とを貼り合わせるときは、ウレタンシート２の光透過部３が形成された位置にクッションシート１６の開口１７が位置するようにする。そして、円形状に裁断した後、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。
【００３９】
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を装着する。研磨定盤に研磨パッド１を装着するときは、両面テープ１８の剥離紙を取り除き、露出した接着剤層で研磨定盤に接着固定する。このとき、研磨パッド１に形成された光透過部３の位置と研磨定盤に設けられた光照射部の位置とを合わせる。研磨定盤と対向するように配置された保持定盤に保持させた被研磨物を研磨面Ｐ側へ押圧すると共に、外部からスラリを供給しながら研磨定盤ないし保持定盤を回転させることで、被研磨物の加工面が研磨加工される。供給されたスラリが研磨面Ｐに形成された開孔６に保持されつつ被研磨物の加工面が研磨加工される。研磨加工中には研磨定盤側から研磨パッド１の光透過部３を通して被研磨物の加工面にレーザ等の光線が照射され、研磨状態が観察されながら研磨加工される。被研磨物の加工面が所望の表面特性や平坦状態に達したときに研磨終点として検出され、研磨加工が終了される。なお、通常、研磨液の媒体としては水が使用されるが、アルコール等の有機溶剤を混合することも可能である。
【００４０】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨パッド１およびその製造方法の作用等について説明する。
【００４１】
本実施形態では、ウレタンシート２の少なくとも一部に光透過部３を有しており、光透過部３はウレタンシート２を構成するポリウレタン樹脂が架橋硬化反応の終了前（硬化前）に厚さ方向に加圧されることにより形成されている。このため、光透過部３内部では、気孔が圧縮されているので、気孔による光の散乱が抑制されている。また、光透過部３の内部に含有された微粒子１３の外殻１３ａが光透過性を有するシリコーン樹脂製のため、光透過を阻害しにくい。従って、光透過部３では、１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示し、入射光が光透過部３の厚さの２倍分（被研磨物の加工面で反射する往復分）を透過することで強度低下しても、研磨終点の検出に十分な強度の透過光を得ることができる。このような研磨パッド１では、研磨終点をイン・シチュウで検出することができるため、研磨加工の効率を向上させることができ、例えば、半導体デバイス等をＣＭＰ法で研磨加工する際の研磨パッドとして好適に使用することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、光透過部３の厚さは、光透過部３を除くウレタンシート２の厚さの８０％以下であり、光透過部３の反対面とウレタンシート２の反対面との間には、段差が形成されている。換言すれば、光透過部３の反対面は、ウレタンシート２の反対面に対し、研磨面Ｐ側に窪んでいる。このため、光透過部３の厚さが薄くなるため、入射光が光透過部３の厚さの２倍分を透過しても、光の強度が低下しにくくなり、研磨終点の検出性能を向上させることができる。
【００４３】
さらに、従来ポリウレタン樹脂の硬化後に、再加熱し加圧して光透過部を形成した場合には、光透過部およびその周辺の樹脂の劣化や変色等の光透過性の低下を招く可能性がある。また、研磨加工時に劣化した樹脂の摩耗屑が脱落しコンタミが生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、ウレタンシート２を構成するポリウレタン樹脂の架橋硬化反応が終了する前（硬化前）に加圧することにより光透過部３が形成されている。このため、再加熱を要せず、樹脂の劣化や光透過性の低下を抑制することができ、研磨加工時に樹脂の劣化物によるコンタミを抑制することができる。また、再加熱を必要としないため、製造工程を効率化することができる。
【００４４】
またさらに、本実施形態では、ウレタンシート２の反対面にクッションシート１６が貼り合わされている。このため、研磨パッド１にクッション性が付与されることから、研磨定盤の凹凸等を吸収することができる。これにより、研磨加工を均一化し被研磨物の平坦性を向上させることができる。また、クッションシート１６のウレタンシート２と反対側の面には両面テープ１８が貼り合わされている。このため、研磨定盤への装着を容易にすることができる。さらに、クッションシート１６には開口１７が形成されており、両面テープ１８が全体として光透過性を有している。このため、光透過部３の光透過性の阻害を回避することができる。
【００４５】
さらにまた、本実施形態では、微粒子１３がウレタンシート２の内部に１００部に対して５〜５０部の重量割合で略均等かつ略均一に含有されている。また、光透過部３を除くウレタンシート２の内部に微粒子１３の窪み１３ｂに配された気孔形成成分１４により気孔５が形成されている。このため、巨大気孔の形成が抑制され、光透過部３を除くウレタンシート２の内部に略均等の粒径を有した気孔５が略均一に形成されている。従って、光透過部３を除くウレタンシート２の発泡構造が均一化されているため、研磨面Ｐで開孔６が略均等かつ略均一に形成されるので、スラリの保持性を確保しつつスラリの供給を均等化して研磨性能を向上させることができる。
【００４６】
また、従来中空微粒子を含有させた場合にはその樹脂製外殻が研磨面で開口せず固さが減じないまま被研磨物に接触して研磨傷を生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、微粒子１３が半球体状で当初から開口しているため、固さが減じないまま研磨面に露出することがなく、研磨加工に対して異物となり得る外殻成分を最小限量に抑えることができる。これにより、被研磨物にスクラッチ（研磨傷）を生じさせることなく、平坦性向上を図ることができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐと光透過部３の上面（一側面）とが連続形成されている。このため、ウレタンシートの開口に別部材をはめ込み光透過部とする場合に比べて、スラリの液漏れなどを防止することができ、研磨機側への悪影響等を回避することができる。また、ウレタンシート２と光透過部３とが別の部材で形成されていた場合には両者の材質の違いにより研磨性能が低下する可能性が考えられる。これに対して、本実施形態では、ウレタンシート２と光透過部３とがともにポリウレタン樹脂で形成されており、かつ、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２とのショアＤ硬度の差が１０度以下に設定されているため、研磨性能を維持することができる。
【００４８】
またさらに、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐ側に溝８が形成されている。このため、研磨加工時に供給されたスラリが移動することで加工面全体に略均等に供給され、研磨屑の排出が促進されるので、研磨性能や研磨効率を向上させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、研磨パッド１の中心部と周縁部との間の１箇所に円形状の光透過部３を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。円形状以外の形状としては矩形状や扇形状を挙げることができる。例えば、図３（Ｂ）に示すように、研磨パッド１の半径方向に長辺を有する矩形状の光透過部２３を形成するようにしてもよい。また、光透過部３の数についても２箇所以上に形成してもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、光透過部３が光透過性を有しており、１９０〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線について３０％以上の透過率を示す。例えば、可視領域の光線を用いることも可能である。可視領域の光線では、通常、波長が３８０〜７８０ｎｍの範囲であり、この範囲の光線については光透過部３が３０％以上の透過率を示す。また、本実施形態では、特に例示していないが、研磨機側の光源（発光素子）として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を挙げることができ、その検出装置（受光素子）としてはフォトトランジスタ等を挙げることができる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、ウレタンブロックをポリウレタン樹脂の硬化完了前にスライスしてから加圧して光透過部３を含むウレタンシート２を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ウレタンブロックをスライスせずにポリウレタン樹脂の硬化完了前にウレタンブロックの下面側から加圧してからスライスして光透過部３を有するウレタンシート２を形成してもよい。この場合には、ウレタンブロックの上層部に光透過部が形成されているため、ウレタンブロックの上層部から順に所定厚さにスライスすることで、光透過部３の厚さと光透過部３を除くウレタンシート２の厚さとをほぼ同じに形成することができる。すなわち、光透過部３の反対面とウレタンシート２の反対面との間に段差が形成されない。
【００５２】
またさらに、本実施形態では、平板上にウレタンシートを載置し、ウレタンシートの一部をポリウレタン樹脂の硬化完了前に押圧（加圧）して光透過部３を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、突部が形成された平板上にウレタンシートまたはウレタンブロックを載置し、ポリウレタン樹脂の硬化完了前にウレタンシートまたはポリウレタンブロックの上面全体を略均一、略均等に押圧（加圧）することで光透過部３を形成するようにしてもよい。
【００５３】
さらにまた、本実施形態では、ウレタンブロックをスライスすることで複数枚のウレタンシートを得る例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、型枠２５を用いることなく、表面が平坦な基材上にシート状に塗布することで１枚ずつウレタンシートを成形するようにしてもよい。この場合には、表面側にスライス処理やバフ処理等の表面研削処理を施すことで開孔６を形成させることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、研磨層としてシート状のウレタンシート２を用いた研磨パッド１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、研磨加工方法にあわせて、ブロック状の研磨パッドとすることもできる。例えば、本実施形態で示したウレタンブロックに光透過部を形成してからそのまま研磨加工に用いてもよい。
【００５５】
さらに、本実施形態では、微粒子１３の窪み１３ｂに気孔形成成分１４を配する例を示し、気孔形成成分１４として空気を例示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、水を窪み１３ｂに配することも可能である。水を窪み１３ｂに配した微粒子１３は、一例として、微粒子１３を水に浸漬し、減圧下で攪拌、混合した後、乾燥させることで得られる。減圧下で攪拌することで窪み１３ｂから気泡が抜け出し、水が窪み１３ｂに入り込む。水分がプレポリマのイソシアネート基と反応することでガス発生するため、空気を用いたときと同様に気孔が形成される。また、水自身が気化することもある。このような場合でも、窪み１３ｂに配される水の量が制限されるため、ポリウレタン樹脂の内部に極端に大きな気孔が形成されることを回避し発泡構造を均一化することができる。また、微粒子１３の大きさや気孔形成成分１４の配合割合についても特に制限されるものではなく、気孔形成成分１４のガス発生量を考慮して調製するようにすればよい。
【００５６】
またさらに、本実施形態では、シラノール化合物を縮合反応させることで光透過性を有する有機シリコーン系樹脂製の微粒子１３を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。半球体状の微粒子１３を形成することができる方法であれば、いずれの方法も用いることができ、外殻１３ａについても光透過性を有する樹脂であれば、有機シリコーン系樹脂に限定されないことはいうまでもない。さらに、本実施形態では、微粒子１３が半球体状の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半球体状に代えて半多面体状としてもよい。例えば、中空六面体状や中空八面体状の粒子を分割したような微粒子を用いることもできる。いずれの形状としても、窪み１３ｂの形状に制限のないことはもちろんである。
【００５７】
さらにまた、本実施形態では、混合工程で微粒子１３を予め活性水素化合物と混合して第２成分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、プレポリマと混合して第１成分としておくこともできる。また、混合工程で、微粒子１３を第３成分として単独で混合するようにしてもよいが、この場合には、分散状態の均一化を図るために有機溶媒等に分散させておくことが好ましい。
【００５８】
また、本実施形態では、プレポリマとして、ポリオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリオール化合物に代えて水酸基やアミノ基等を有する活性水素化合物を用い、ジイソシアネート化合物に代えてポリイソシアネート化合物やその誘導体を用い、これらを反応させることで得るようにしてもよい。また、多種のイソシアネート末端プレポリマが市販されていることから、市販のものを使用することも可能である。
【００５９】
さらに、本実施形態では、研磨パッド１の研磨面Ｐに格子状に断面矩形状の溝８を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。溝加工に代えてエンボス加工を施すようにしてもよい。溝の形状については、放射状、螺旋状等のいずれでもよく、断面形状についてもＵ字状、Ｖ字状、半円状のいずれでもよい。溝のピッチ、幅、深さについては、研磨屑の排出やスラリの移動が可能であればよく、特に制限されるものではない。研磨パッドに溝加工を施した場合、例えば、研磨パッドの表面に孔径の大きな開孔が形成されていると、開孔と溝とが重なり突起状の角が形成されるため、研磨加工時に被研磨物にキズが発生することとなる。本実施形態では、研磨パッド１の開孔６は孔径の平均値が１０〜１５０μｍの範囲で略均一なため、溝加工を施しても被研磨物に対するキズの発生を抑制することができる。
【実施例】
【００６０】
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。
【００６１】
（実施例１）
実施例１では、プレポリマの生成で、ポリオール化合物として平均分子量約２０００のＰＴＭＧを用い、ジイソシアネート化合物として、２，４−ＴＤＩと２，６−ＴＤＩとをモル比７／３で混合して用いた。これらを反応させることで、温度５０℃における粘度が５５００ｍＰａ・ｓ、ＮＣＯ当量が５４９のプレポリマを得た。このプレポリマを５５℃に加熱し減圧下で脱泡して用いた。活性水素化合物にはＭＯＣＡを用い、約１２０℃で溶解させ減圧下で脱泡した。微粒子１３としては、平均粒径１０μｍの外殻１３ａを有機シリコーン系重合体で形成し、窪み１３ｂに気孔形成成分１４として空気を配した。プレポリマ：ＭＯＣＡ：微粒子１３を重量比で１００部：２２．８部：５．３部の割合で混合した。混合工程では、攪拌条件を剪断回数１６８９回、剪断速度９４２５／秒に設定した。得られた混合液を型枠２５に注型しスライスできる程度に固化させた後、硬化反応の終了前にウレタンブロックを型枠２５から抜き出し、厚さ１．３ｍｍにスライスし、５ＭＰａで加圧して光透過部３を形成し研磨パッド１を作製した。光透過部３の厚さを１．０ｍｍ、すなわち、光透過部３の除くウレタンシート２の厚さの８０％に設定した。また、光透過部３と光透過部３を除くウレタンシート２とのショアＤ硬度の差を８度に設定した。
【００６２】
（比較例１）
比較例１では、中空球状微粒子（松本油脂製薬株式会社製、マツモトマイクロビーズＭ−６１０、架橋アクリルタイプ）を用い、光透過部３を形成しないこと以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。なお、中空球状微粒子の平均粒径は１０μｍに設定した。
【００６３】
（物性測定）
実施例１の研磨パッド１について、開孔６の平均開孔径、光透過部３の光透過率を測定した。また、比較例１の研磨パッドについて、研磨面に形成された開孔の平均開孔径、光透過率を測定した。平均開孔径は、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ製、ＶＨ−６３００）で約１．３ｍｍ四方の範囲を１７５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）により処理し算出した。光透過率は、波長５００ｎｍの光線についての透過率を測定し評価した。平均開孔径および光透過率の測定結果を下表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に示すように、中空球状微粒子が分散された比較例１の研磨パッドでは、研磨面での平均開孔径が９．８μｍを示した。これに対して、半球体状の微粒子１３を分散させた実施例１の研磨パッド１では、平均開孔径が９．９μｍを示した。このことから、比較例１では中空球状微粒子、実施例１では微粒子１３の大きさと同程度の気孔が形成されることが判った。また、比較例１では光透過率が３０％未満を示した。これに対して、実施例１では光透過率が３０％以上を示した。このことから、実施例１の研磨パッド１では、研磨加工中に研磨終点を光学的に検出することが可能であることが判った。
【００６６】
（研磨性能評価）
次に、各実施例及び比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でハードディスク用のアルミニウム基板の研磨加工を行い、研磨レートを測定した。研磨レートは、１分間当たりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少から求めた研磨量、アルミニウム基板の研磨面積および比重から算出した。また、研磨加工によるアルミニウム基板上のスクラッチの有無を目視にて判定した。研磨レート、スクラッチの有無の測定結果を下表２に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、９Ｂ−５Ｐポリッシングマシン
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
加工圧力：１００ｇ／ｃｍ２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（ｐＨ：１１．５）
スラリ供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：ハードディスク用アルミニウム基板
（外径９５ｍｍφ、内径２５ｍｍ、厚さ１．２７ｍｍ）
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２に示すように、比較例１の研磨パッドでは、研磨レートが０．１８１μｍ／ｍｉｎを示しスクラッチも確認された。これに対して、窪み１３ｂに気孔形成成分１４を配した半球体状の微粒子１３が分散された実施例１の研磨パッド１では、研磨レートが０．１９６μｍ／ｍｉｎと向上し、スクラッチは認められなかった。また、比較例１の研磨パッドでは研磨終点を判断するために研磨加工を中断して加工面を検査する必要があったのに対し、実施例１の研磨パッド１では光学的に研磨終点が検出できたため、中断することなく研磨加工を行うことができた。従って、光透過部３を含むウレタンシート２を用い、微粒子１３の窪み１３ｂに配した気孔形成成分１４で光透過部３を除くウレタンシート２に気孔５を形成することで、光学的に研磨終点を検出することができ、十分な研磨レートを得ることができることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は研磨終点を光学的に検出可能で研磨性能を向上させることができる研磨パッドおよびその製造方法を提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドに分散された微粒子を模式的に示す斜視図である。
【図３】研磨パッドを構成するウレタンシートに形成された光透過部を示す平面図である。
【図４】実施形態の研磨パッドの製造方法の要部を示す工程図である。
【図５】実施形態の研磨パッドの製造に用いた混合機および型枠の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 研磨パッド
２ ウレタンシート（研磨層）
３ 光透過部
５ 気孔（発泡）
１３ 微粒子（樹脂微粒子）
１３ａ 外殻
１３ｂ 窪み（中空部分）
１４ 気孔形成成分（気体または含有成分）
Ｐ 研磨面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層と、
前記研磨層の内部に略均一に分散され半球体状または半多面体状の外殻を有する中空状の樹脂微粒子と、
を備え、
前記研磨層には前記樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または予め含有された含有成分により発泡が形成されているとともに、前記研磨層の硬化前に該研磨層の少なくとも一部が厚さ方向に加圧されることにより前記発泡が圧縮され光の透過を許容する光透過部が形成されており、かつ、前記研磨層の研磨面と前記光透過部の一側面とが連続形成されたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記光透過部は、波長１９０ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示す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】
前記光透過部と前記光透過部を除く前記研磨層とのショアＤ硬度の差は、１０度以下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４】
前記光透過部の厚さは、前記光透過部を除く前記研磨層の厚さの８０％以下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５】
前記光透過部の他側面と前記研磨層の研磨面と反対側の面との間には、段差が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記光透過部の他側面は、前記研磨層の研磨面と反対側の面に対し、前記研磨層の研磨面側に窪んでい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７】
前記研磨層は、ポリウレタン樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項８】
少なくとも前記光透過部に分散された樹脂微粒子は、前記外殻が光透過性を有す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９】
前記外殻は、シリコーン樹脂で形成されたことを特徴とする請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
前記研磨層の前記研磨面と反対側の面にさらにクッション材が貼り合わされており、前記クッション材は、前記光透過部に対応する位置に開口が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
請求項１に記載の研磨パッドの製造方法であって、
イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記樹脂微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する混合工程と、
前記イソシアネート基含有化合物および前記活性水素化合物による架橋硬化反応を進行させ、その架橋硬化反応の終了前に反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に加圧して前記光透過部を含むポリウレタン成形体を形成する成形工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１】
被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する樹脂製の研磨層と、
前記研磨層の内部に略均一に分散され半球体状または半多面体状の外殻を有する中空状の樹脂微粒子と、
を備え、
前記研磨層には前記樹脂微粒子の中空部分に予め配された気体または予め含有された含有成分により発泡が形成されているとともに、前記研磨層の硬化前に該研磨層の少なくとも一部が厚さ方向に加圧されることにより前記発泡が圧縮され光の透過を許容する光透過部が形成されており、かつ、前記研磨層の研磨面と前記光透過部の一側面とが連続形成されたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記光透過部は、波長１９０ｎｍ〜３５００ｎｍの範囲のいずれかの波長の光線に対し３０％以上の透過率を示す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】
前記光透過部と前記光透過部を除く前記研磨層とのショアＤ硬度の差は、１０度以下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４】
前記光透過部の厚さは、前記光透過部を除く前記研磨層の厚さの８０％以下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５】
前記光透過部の他側面と前記研磨層の研磨面と反対側の面との間には、段差が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記光透過部の他側面は、前記研磨層の研磨面と反対側の面に対し、前記研磨層の研磨面側に窪んでい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７】
前記研磨層は、ポリウレタン樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項８】
少なくとも前記光透過部に分散された樹脂微粒子は、前記外殻が光透過性を有す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９】
前記外殻は、シリコーン樹脂で形成されたことを特徴とする請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
前記研磨層の前記研磨面と反対側の面にさらにクッション材が貼り合わされており、前記クッション材は、前記光透過部に対応する位置に開口が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
請求項１に記載の研磨パッドの製造方法であって、
イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記樹脂微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する混合工程と、
前記イソシアネート基含有化合物および前記活性水素化合物による架橋硬化反応を進行させ、その架橋硬化反応の終了前に反応生成物の少なくとも一部を厚さ方向に加圧して前記光透過部を含むポリウレタン成形体を形成する成形工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２３１８１（Ｐ２０１０−２３１８１Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８７４１５（Ｐ２００８−１８７４１５）
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【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２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【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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