研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法
【課題】発泡構造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研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッドは発泡構造のポリウレタンシートを有している。ポリウレタンシートは、イソシアネート基含有化合物を主成分とし、研磨加工時に被研磨物にスラリを介して当接する研磨面を有している。ポリウレタンシートには、半球体状の微粒子３が略均等、略均一に分散されている。微粒子３は、樹脂製の外殻３ａを有している。外殻３ａは開口部６を有しており、中央部に中空状の窪み３ｂが形成されている。微粒子３は窪み３ｂに研磨成分５を有している。ポリウレタンシートは研磨面側が表面研削処理されており、研磨面には開孔が形成されている。ポリウレタンシートの微粒子３から研磨成分５が放出される。
【解決手段】研磨パッドは発泡構造のポリウレタンシートを有している。ポリウレタンシートは、イソシアネート基含有化合物を主成分とし、研磨加工時に被研磨物にスラリを介して当接する研磨面を有している。ポリウレタンシートには、半球体状の微粒子３が略均等、略均一に分散されている。微粒子３は、樹脂製の外殻３ａを有している。外殻３ａは開口部６を有しており、中央部に中空状の窪み３ｂが形成されている。微粒子３は窪み３ｂに研磨成分５を有している。ポリウレタンシートは研磨面側が表面研削処理されており、研磨面には開孔が形成されている。ポリウレタンシートの微粒子３から研磨成分５が放出される。
【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研磨パッドの製造方法に係り、特に、ポリウレタン体を備えた研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）では、表面の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。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、表面を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。一方、液晶ディスプレイ用ガラス基板では、液晶ディスプレイの大型化に伴い、表面のより高度な平坦性が要求されている。
【０００３】
半導体デバイスの表面を平坦化する方法としては、一般的に化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下、ＣＭＰと略記する。）法が用いられている。ＣＭＰ法では、通常、研磨加工時に、砥粒（研磨粒子）をアルカリ溶液に分散させたスラリ（研磨液）を供給する、いわゆる遊離砥粒方式が採用されている。すなわち、被研磨物（の加工面）は、スラリ中の砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ溶液による化学的研磨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や研磨効率等の研磨特性、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。
【０００４】
ＣＭＰ法では、ポリウレタン体を有する研磨パッドが広く使用されている。このような研磨パッドの製造では、通常、イソシアネート基含有化合物（プレポリマ）と、活性水素化合物（硬化剤）とを反応により硬化させることで、発泡構造のポリウレタン体が形成される。発泡構造を形成するために、例えば、樹脂製の外殻を有する中空球状微粒子を混合する技術（特許文献１〜特許文献５参照）、水を添加する技術（特許文献６参照）、不活性気体を混合する技術（特許文献７参照）、水溶性微粒子を混合する技術（特許文献８参照）が開示されている。得られたポリウレタン体の表面が研削処理されるか、または、ポリウレタン体がシート状にスライスされることで、表面（研磨面）に開孔が形成された研磨パッドが製造される。これらの技術で製造された研磨パッドでは、研磨加工時に研磨面に形成された開孔にスラリが保持されるため、遊離砥粒方式により被研磨物の研磨加工を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特許３０１３１０５号公報
【特許文献２】特許３４２５８９４号公報
【特許文献３】特許３８０１９９８号公報
【特許文献４】特開２００６−１８６３９４号公報
【特許文献５】特開２００７−１８４６３８号公報
【特許文献６】特開２００５−６８１６８号公報
【特許文献７】特許３４５５２０８号公報
【特許文献８】特開２０００−３４４１６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６〜特許文献７の技術では、水や不活性気体により表面に開孔が形成されるものの、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ポリウレタン体に予期せぬ発泡が形成されやすくなる。水分が僅かでも発泡不良が生じ、ポリウレタン体中に直径が数百μｍ程度に及ぶ巨大発泡が形成されるため、発泡構造が不均一となる。特許文献８の技術では、水溶性微粒子がスラリによって溶出することで表面に開孔が形成されるが、ポリウレタン体中に水溶性微粒子を均一分散させることは容易でなく、開孔径が不均一となりやすい。また、水溶性微粒子が水分を含みやすいため、この僅かな水分によっても巨大発泡が形成され、発泡構造が不均一となる。従って、これらの技術による研磨パッドでは、研磨面に巨大発泡による大きな開孔が形成され開孔の大きさにバラツキが生じることから、研磨特性を低下させることとなる。また、供給した砥粒が二次凝集を起こし、被研磨物の加工面にスクラッチ（キズ）等を生じさせ平坦性を低下させることもある。この点、特許文献１〜特許文献５の技術では、中空球状微粒子を混合するため、発泡不良を抑制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ことがある。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、発泡構造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研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法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、本発明の第１の態様は、ポリウレタン体を備えた研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン体中には樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されていることを特徴とする。
【０００９】
第１の態様では、外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されることでポリウレタン体の発泡構造を均一化することができると共に、研磨加工時の摩耗や表面研削処理により開孔が表面に形成されるため、研磨液の保持性を確保して被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００１０】
第１の態様において、微粒子が中空部に研磨加工に寄与する研磨成分を有するようにすれば、研磨加工時に研磨成分が放出されるため、研磨特性を向上させることができる。このとき、研磨成分を界面活性剤、アルカリ物質、酸物質、酸化剤、ｐＨ調整剤およびキレート剤から選択される少なくとも１種とすることができる。アルカリ物質を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウムおよび水酸化セシウムから選択される少なくとも１種としてもよい。また、研磨成分を、微粒子の１００部に対して５部〜５０部の重量割合としてもよい。ポリウレタン体の表面に平均開孔径が１μｍ〜１５０μｍの開孔形成することができる。微粒子をポリウレタン体の１００部に対して５部〜５０部の重量割合としてもよい。また、微粒子を半球体状または半多面体状としてもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様は、ポリウレタン体を備えた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、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、をそれぞれ準備する準備ステップと、前記準備ステップで準備された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を略均一に混合した混合液を調製し、前記混合液から前記微粒子が分散されたポリウレタン体を乾式成形する成形ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第３の態様は、ポリウレタン体を備えた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の反応生成物を溶解可能な有機溶媒と、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する調製ステップと、前記調製ステップで調製された混合液をシート状に展延し、前記混合液から前記有機溶媒を脱溶媒させて前記微粒子が分散されたポリウレタン体を形成する形成ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されることでポリウレタン体の発泡構造を均一化することができると共に、研磨加工時の摩耗や表面研削処理により開孔が表面に形成されるため、研磨液の保持性を確保して被研磨物の平坦性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】
【００１４】
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。
【００１５】
（研磨パッド）
図１に示すように、研磨パッド１は、発泡構造を有するポリウレタン体としてのポリウレタンシート２を有している。ポリウレタンシート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）にスラリ（研磨液）を介して当接する研磨面Ｐを有している。ポリウレタンシート２は、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子３と、を混合した混合液から形成されたポリウレタン成形体にスライス処理やバフ等の表面研削処理を施すことで形成されている。換言すれば、ポリウレタンシート２は、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物との反応で形成され、内部に微粒子３が分散されている。
【００１６】
ポリウレタンシート２の内部には、微粒子３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。微粒子３の含有量は、ポリウレタンシート２の１００部に対して５〜５０部の重量割合に設定されている。ポリウレタンシート２がポリウレタン成形体をスライス処理や表面研削処理することで形成されているため、研磨面Ｐでは微粒子３が切断され開孔４が形成されている。研磨面Ｐに形成された開孔４は、平均開孔径が１〜１５０μｍの範囲に調整されている。ポリウレタンシート２の厚さは、１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定されている。このような微粒子３が含有されたポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が１０〜９０度の範囲に調整されている。
【００１７】
図２に示すように、微粒子３は、半球体状を呈しており、樹脂製の外殻３ａを有している。外殻３ａは開口部６を有しており、中央部に中空状の窪み３ｂが形成されている。換言すれば、微粒子３は中空球状の微粒子が略２分割された椀状を呈しており、開口部６が円環状を呈している。微粒子３は、開口部６の外径（粒径）がおよそ１〜１５０μｍの範囲となるように調整されている。ポリウレタンシート２に微粒子３が分散されることで、ポリウレタンシート２が発泡状に形成されている。
【００１８】
また、微粒子３は、窪み３ｂに、被研磨物と化学反応し研磨加工に寄与する研磨成分５を有している。研磨成分５は、微粒子３の１００部に対して５〜５０部の重量割合となるように設定されている。研磨面Ｐではポリウレタン成形体のスライス処理や表面研削処理により表面近傍に位置する微粒子３が切断され開孔４が形成されている。
【００１９】
研磨成分５としては、界面活性剤、アルカリ物質、酸物質、酸化剤、ｐＨ調整剤およびキレート剤から選択される少なくとも１種の成分が用いられている。研磨加工時には、微粒子３から研磨成分５が放出されることで化学的研磨作用の向上を図ることができ、研磨速度を向上させることができる。研磨成分５に用いられる界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等のカチオン系界面活性剤、脂肪酸石鹸、カルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型等の非イオン系界面活性剤等を挙げることができ、これらの２種以上を併用することもできる。
【００２０】
アルカリ物質としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物を挙げることができるが、水溶性を有していることが好ましい。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等を挙げることができる。また、酸物質としては、有機酸及び無機酸のいずれであってもよく、例えば、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シユウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸およびフタル酸等の有機酸、硝酸、塩酸および硫酸等の無機酸等を用いることができる。また、アルカリ物質や酸物質はｐＨ調整剤としても作用する。
【００２１】
酸化剤としては、水溶性であれば特に限定されないが、例えば、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸塩、硝酸鉄、硝酸セリウムアンモニウム等の多価金属の塩、ケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、リンモリブデン酸等のへテロポリ酸等を用いることができる。
【００２２】
また、ｐＨ調整剤としては、上述したアルカリ物質や酸物質以外に、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウム、ピロリン酸二水素二ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、トリメタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ウルトラリン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸四カリウム、ポリリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム、リン酸三カルシウムおよびフマル酸一ナトリウム等を用いることができる。
【００２３】
キレート剤は、例えば、被研磨物が半導体デバイス用ウエハ等の場合に、ウエハ表面の被加工膜を構成する金属とキレート化合物を形成するものであればいずれのものも使用することができる。キレート剤としては、例えば、シユウ酸、マロン酸、グリコール酸、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、グリシン、アラニン、セリン、アスパラギン酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、ニトリロトリ酢酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）、ピロリン酸、トリリン酸等を挙げることができる。
【００２４】
また、図１に示すように、研磨パッド１は、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側に、研磨機に研磨パッド１を装着するための両面テープが貼り合わされている。両面テープは、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７の両面に図示を省略した接着剤層を有している。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。両面テープは、一面側の接着剤層でポリウレタンシート２と貼り合わされており、他面側の接着剤層が剥離紙８で覆われている。
【００２５】
（研磨パッドの製造）
研磨パッド１は、２通りの製造方法で製造することができる。すなわち、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３を混合した混合液を型枠に注型し型枠内で硬化させる第１の製造方法、または、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物、微粒子３およびイソシアネート基含有化合物と活性水素化合物との反応生成物を溶解可能な有機溶媒を混合した混合液をシート状の基材上に塗布し加熱しながら脱溶媒させる第２の製造方法で得られたポリウレタンシート２を用い、研磨パッド１を製造することができる。以下、第１の製造方法、第２の製造方法の順に説明する。
【００２６】
（第１の製造方法）
第１の製造方法では、研磨パッド１は、図３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３とをそれぞれ準備する準備工程（準備ステップ）、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３を混合した混合液を調製する混合工程（成形ステップの一部）、混合液を型枠に注型する注型工程（成形ステップの一部）、型枠内でポリウレタン成形体を形成する硬化成型工程（成形ステップの一部）、ポリウレタン成形体にスライス処理や表面研削処理をしてポリウレタンシート２を形成するシート形成工程、ポリウレタンシート２と両面テープとを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。
【００２７】
（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３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、使用するプレポリマは、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３の分散状態にバラツキが生じる。反対に粘度が低すぎると、混合液中で微粒子３が移動してしまい、得られるポリウレタン成形体に略均等、略均一に微粒子３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。このことは、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。活性水素化合物は、プレポリマのイソシアネート基と反応することでハードセグメント（高融点で剛直性を付与するウレタン結合部）を形成する。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。
【００３１】
また、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３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３ａが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の外殻３ｂに開口部６が形成された中空状の微粒子３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３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（開口部６の外径）の範囲を調整することができる。得られた微粒子３は、研磨成分５の溶液中に浸漬され、減圧下で攪拌、混合される。減圧下で攪拌することで窪み３ｂから気泡が抜け出し、研磨成分５が窪み３ｂに入り込む。本例では、研磨成分５として、アルカリ物質が用いられている。
【００３２】
（混合工程、注型工程、硬化成型工程）
図３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３を混合して混合液を調製する。このとき、微粒子３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。注型工程では混合工程で調製された混合液を型枠に注型し、硬化成型工程では型枠内でプレポリマと活性水素化合物とを反応、硬化させてポリウレタン成形体を成型する。本例では、混合工程、注型工程、硬化成型工程を連続して行う。
【００３３】
図４に示すように、混合工程では混合機２０で混合液が調製され、注型工程では調製された混合液が混合機２０から連続して型枠２５に注型され、硬化成型工程で硬化させることによりポリウレタン成形体が成型される。混合機２０は、攪拌翼１４が内蔵された混合槽１２を備えている。混合槽１２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３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１２の上流端部に接続されている。攪拌翼１４は混合槽１２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１４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。得られた混合液は混合槽１２の下流端部に形成された排出口から型枠２５に注型される。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。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。
【００３４】
第１成分、第２成分がそれぞれの供給槽から混合槽１２に供給され、攪拌翼１４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１４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１４の剪断速度が小さすぎると、微粒子３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１４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３が成型中に移動しやすくなり、ポリウレタン成形体中の微粒子３の分散状態が不均一となる。一方、剪断回数が少なすぎると微粒子３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３の分散状態が不均一となる。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。すなわち、例えば、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。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１４の翼先端の直径（ｍｍ）×円周率×攪拌翼１４の回転数（ｒｐｍ）÷６０÷攪拌翼１４の翼先端と混合槽１２の内壁とのクリアランス（ｍｍ）、剪断回数（回）＝攪拌翼１４の回転数（ｒｐｍ）÷６０×混合槽１２中での混合液の滞留時間（秒）×攪拌翼１４の翼の数、により求めることができる。
【００３５】
注型工程で、型枠２５に混合液を注型するときは、混合機２０からの混合液を混合槽１２の排出口から排出し、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。注液口は、型枠２５の長さ方向で対向する２辺間（例えば、図３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。
【００３６】
硬化成型工程では、注型された混合液を型枠２５内で反応硬化させブロック状のポリウレタン成形体を成型する。このとき、プレポリマが活性水素化合物との反応により架橋硬化する。型枠２５の上部が開放されているため、大気圧下で反応（架橋硬化）が進行しポリウレタン成形体が成型される。微粒子３が混合液中に略均一に分散されているため、微粒子３の周囲で架橋硬化が進行することで、ポリウレタン成形体中に微粒子３が略均等かつ略均一に分散した状態で含有される。
【００３７】
（シート形成工程）
図３に示すように、シート形成工程では、硬化成型工程で得られたポリウレタン成形体をシート状にスライスし、必要に応じてバフ等の表面研削処理を施してポリウレタンシート２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。スライス時にはポリウレタン成形体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。スライスする厚さは、本例では、１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定されている。本例で用いた厚さが５０ｍｍの型枠２５で成型したポリウレタン成形体では、例えば、ポリウレタン成形体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枚のポリウレタンシート２を形成することができる。ポリウレタンシート２の厚さ精度を向上させるために、更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。硬化成型工程で微粒子３が略均等、略均一な分散状態で含有されたポリウレタン成形体が得られるため、シート形成工程で複数枚のポリウレタンシート２を形成したときは、表面に形成された開孔４の平均開孔径がいずれも１〜１５０μｍの範囲となる。
【００３８】
（ラミネート工程）
ラミネート工程では、シート形成工程で形成されたポリウレタンシート２と両面テープとが貼り合わされる。円形等の所望の形状、サイズに裁断した後、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、剥離紙８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。研磨機の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。研磨面Ｐがスラリと接触することにより、また、研磨加工に伴う研磨面Ｐの摩耗により、微粒子３の窪み３ｂから研磨成分５が溶出ないし放出されるため、被研磨物の加工面が、供給されたスラリと、研磨パッド１から溶出ないし放出された研磨成分５との研磨作用により研磨加工される。換言すれば、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３を分散させた場合、研磨加工時に供給されたスラリに研磨成分５が溶出することで研磨面Ｐに開孔４が形成される。この開孔４にスラリと研磨成分５とが保持されつつ被研磨物の加工面が研磨加工される。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】
（第２の製造方法）
次に、第２の製造方法について説明するが、上述した第１の製造方法と同じ工程、同じ化合物については説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００４１】
第２の製造方法では、研磨パッド１は、図５に示す各工程を経て製造される。すなわち、プレポリマと活性水素化合物とを有機溶媒中で反応させたポリウレタン樹脂溶液および微粒子３をそれぞれ準備する準備工程（調製ステップの一部）、ポリウレタン樹脂溶液に微粒子３を略均等、略均一に混合、分散させた混合液を調製する混合工程（調製ステップの一部）、混合液を略平坦な表面を有する基材にシート状に塗布（展延）する塗布工程（形成ステップの一部）、有機溶媒を脱溶媒させてポリウレタン成形体を形成する脱溶媒工程（形成ステップの一部）、ポリウレタン成形体の厚さが一様となるように表面研削処理する表面研削処理工程、表面研削処理して得られたポリウレタンシート２と両面テープとを貼り合わせるラミネート工程を経て製造される。
【００４２】
準備工程では、プレポリマと、活性水素化合物と、プレポリマおよび活性水素化合物の反応生成物であるポリウレタン樹脂を溶解可能な有機溶媒とを混合し、プレポリマと活性水素化合物とを反応させることでポリウレタン樹脂溶液を調製する。有機溶媒には、本例では、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）が用いられている。混合工程では、ポリウレタン樹脂溶液と微粒子３とを混合、攪拌し、微粒子３を略均等、略均一な分散状態となるように分散させて混合液を調製する。混合液の調製には、一般的な攪拌装置を用いることができる。
【００４３】
塗布工程では、混合液を表面が略平坦な帯状のシート基材に連続的に塗布する。混合工程で調製した混合液は、常温下で塗布装置によりシート基材に略均一に塗布される。塗布装置として、本例では、ナイフコータが用いられる。このとき、ナイフコータとシート基材との間隙（クリアランス）を調整することで、混合液の塗布厚さ（塗布量）がおよそ１．３〜２．５ｍｍの範囲となるように調整される。シート基材には、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シート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。シート基材として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、シート基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。
【００４４】
脱溶媒工程では、混合液が塗布されたシート基材を熱風乾燥機中を通過させることで、溶媒のＤＭＦを除去する。ＤＭＦが混合液から脱溶媒することにより、シート状のポリウレタン成形体が形成される。得られたポリウレタン成形体の内部には微粒子３が略均等かつ略均一に分散した状態で発泡状に含有されている。
【００４５】
表面研削処理工程では、ポリウレタン成形体をシート基材から剥離し、ポリウレタン成形体の表面（シート基材と接触しない面）側にスライス処理やバフ処理等の表面研削処理が施される。バフ処理の場合は、ポリウレタン成形体の裏面（シート基材と接触した面）側に、表面が平坦な圧接ローラの表面を圧接しながら、ポリウレタン成形体の表面側がバフ処理される。本例では、連続的に製造されたポリウレタン成形体が帯状のため、裏面に圧接ローラを圧接しながら、連続的に表面をバフ処理する。このバフ処理により、ポリウレタン成形体は厚さのバラツキが解消され、バフ処理された面側には内部に含有された微粒子３が開孔した開孔４が形成される。この開孔４が形成された面（バフ処理された面）が研磨面Ｐとなる。バフ処理に代えて、スライス処理することも可能である。表面研削処理されたポリウレタンシート２はロール状に巻き取られる。
【００４６】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨パッド１および研磨パッド１の製造方法の作用等について説明する。
【００４７】
本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２に微粒子３が略均等、略均一に分散されており、微粒子３の粒径（開口部６の外径）が上述した範囲に設定されている。また、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有している。このため、ポリウレタンシート２の巨大発泡の形成が抑制され発泡構造を均一化することができる。研磨面Ｐでは微粒子３が切断され開孔４が形成されており、研磨加工時にはポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側が摩耗する。また、研磨効率の向上を図るため、研磨面Ｐを粗面化するためのドレス処理が研磨面Ｐ側に施される。摩耗やドレス処理によりポリウレタンシート２が摩耗することで研磨面Ｐの近傍に含有された微粒子３の窪み３ｂから研磨成分５が溶出ないし放出される。これにより、溶出ないし放出された研磨成分５が外部から供給された研磨液（スラリ）と共に、開孔４に保持されつつ被研磨物の加工面に研磨作用を及ぼすため、被研磨物に対する化学的研磨作用を向上させることができ、研磨効率や研磨精度等の研磨特性を向上させることができる。
【００４８】
また、本実施形態の研磨パッド１では、微粒子３がポリウレタンシート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。このため、研磨面Ｐ側の摩耗やドレス処理により、微粒子３がポリウレタンシート２の厚さ分で順次研磨面Ｐに露出する。このため、窪み３ｂから研磨成分５が安定的に溶出ないし放出されるので、安定した良好な研磨特性を維持することができる。また、微粒子３がポリウレタンシート２の１００部に対して５〜５０部の重量割合で分散されているため、研磨面Ｐに形成される開孔４の割合が調整される。これにより、研磨加工時に外部からのスラリ、微粒子３からの研磨成分５の保持性が確保されるので、研磨特性を向上させ被研磨物の平坦性を向上させることができる。更に、本実施形態では、微粒子３が半球体状を呈している。このため、研磨加工時に外殻３ａが削られても、従来の球状微粒子を含有させる場合と比べて研磨パッド１および被研磨物間に放出される外殻成分（本例では、有機シリコーン系樹脂）の量を低減することができる。これにより、外殻成分が異物として引き起こす研磨不良を低減することができる。また、従来の球状微粒子を含有させる場合は、球状微粒子が研磨面で開孔しないことがあり、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ことがあるが、本実施形態では、微粒子３が開口部６を有しているので、このような問題を回避することができる。
【００４９】
更に、本実施形態で示した研磨パッド１の第１、第２の製造方法では、微粒子３に含有させる研磨成分５は、微粒子３の１００重量部に対して５〜５０部の重量割合に設定されるが、微粒子３の粒径を考えると量的に大きくすることは難しい。この研磨パッド１を用いた研磨加工では、研磨面Ｐ側の摩耗やドレス処理に伴い研磨成分５が研磨面Ｐの近傍に放出されるため、少量でも十分な効果（研磨作用）を得ることができる。また、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有するため、微粒子３が有する分でスラリ中の研磨成分の割合を低減することができる。これにより、スラリ中の研磨粒子の変性（ゲル化）や凝集が抑制されるので、スラリを安定化させることができる。
【００５０】
また更に、本実施形態で示した第１、第２の製造方法では、微粒子３の粒径が１〜１５０μｍに調整される。このため、窪み３ｂが略均等に研磨成分５を有することとなり、ポリウレタン成形体の発泡構造を均一化することができる。これにより、開孔４を開孔径が略均一となるように容易に形成することができる。従って、研磨加工時には、スラリの保持性が確保され、目詰まりが抑制されるので、研磨効率や研磨精度を向上させることができる。また、極端に大きな開孔が形成されず目詰まりも抑制されることで研磨粒子等の凝集物の形成が抑制されるので、被研磨物にスクラッチ（キズ）を発生させることなく平坦性を向上させることができる。
【００５１】
更にまた、本実施形態で示した第１の製造方法では、ポリウレタン成形体から複数枚のポリウレタンシート２を形成することができる。ポリウレタン成形体には微粒子３が略均等かつ略均一に含有されているため、複数のポリウレタンシート２ではそれぞれの表面に形成された開孔４の平均開孔径の差、および、（見掛け）密度の差をいずれも平均値に対して±３％の範囲内とすることができる。開孔径のバラツキが大きくなると、研磨加工時にスラリ中の砥粒（研磨粒子）や研磨屑等により開孔４が局所的に目詰まりを起こしやすくなり、被研磨物の平坦性を低下させる。また、密度が小さくなると硬度が小さく（柔らかく）なりすぎるため、被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。反対に密度が大きくなると硬度が高くなりすぎるため、研磨効率が低下し、被研磨物にキズが発生しやすくなる。本実施形態では、複数の研磨パッド１で開孔４の平均開孔径が同等となるので、いずれも局所的な目詰まりを抑制することができる。また、各研磨パッド１で微粒子３の占める空間の割合が同等となり硬度も同等となるので、研磨パッド１を交換しても、研磨性能にバラツキの生じることを抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態で示した第２の製造方法では、微粒子３をポリウレタン樹脂溶液に混合し、脱溶媒させることでポリウレタンシート２を形成する。このため、ポリウレタン樹脂溶液の有機溶媒をポリウレタン樹脂に対して貧溶媒の水と置換する湿式成膜法で得られるポリウレタンシートに匹敵する柔軟性を有するポリウレタンシート２を得ることができる。また、湿式成膜法では微粒子３を含有させることが難しいのに対して、ポリウレタンシート２に微粒子３を容易に含有させることができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２の内部に微粒子３が略均等かつ略均一に分散されており、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有している。このため、研磨加工時に研磨面Ｐ側の摩耗やドレス処理により研磨成分５が溶出ないし放出されるので、研磨効率や研磨精度を向上させることができ、その効果を安定して持続させることができる。このようなポリウレタンシート２を用いた研磨パッド１は、半導体デバイス等を被研磨物としたＣＭＰ（化学的機械的研磨）用の研磨パッドとして極めて有用である。
【００５４】
なお、本実施形態では、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有する例を示し、研磨成分５として界面活性剤、アルカリ物質、酸化剤、酸物質、ｐＨ調整剤、キレート剤を例示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば、研磨粒子を有するようにすることも可能である。また、研磨成分５のアルカリ物質として水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物を例示したが、本発明は水溶性アルカリ物質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、研磨成分５として界面活性剤とアルカリ物質とを混合して微粒子３に含有させる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、研磨成分５として例示した成分を別々に含有させた微粒子３を調製し、それぞれの微粒子３をポリウレタンシート２に含有させるようにしてもよい。
【００５５】
また、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有機シリコーン系樹脂製の微粒子３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３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３ａについても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。更に、本実施形態では、微粒子３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、開口部が形成された中空状の微粒子であればよい。すなわち、半球体状の場合は開口部６の外径が微粒子３の粒径とほぼ同じになるが、開口部を小さく形成した場合は開口部の外径より微粒子３の粒径が大きくなる。また、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上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３ｂの形状に制限のないことはもちろんである。
【００５６】
更に、本実施形態では、ポリウレタン体としてシート状のポリウレタンシート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、ブロック状やベルト状の研磨パッドとすることもできる。例えば、本実施形態の第１の製造方法で示したブロック状のポリウレタン成形体をそのまま研磨加工に用いてもよく、第２の製造方法で示したポリウレタン樹脂溶液の塗布厚みを大きくするようにしてもよい。このような場合には、表面側に表面研削処理を施すことで開孔４を形成させることができる。
【００５７】
また更に、本実施形態では、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、上述したように生成した微粒子３をそのまま用いるようにしてもよい。この場合でも、微粒子３が窪み３ｂを中空状としたままポリウレタンシート２に分散されることで、微粒子３の窪み３ｂのみに不活性気体（空気）が保持されているので、ポリウレタンシート２の発泡構造を均一化し、スラリ保持性を確保することができる。更に、微粒子３に研磨粒子を含有させてもよい。
【００５８】
更にまた、本実施形態で示した第１の製造方法では、混合工程で微粒子３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３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。
【００５９】
また、本実施形態で示した第１の製造方法では、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。
【００６０】
更に、本実施形態で示した第１の製造方法では、混合工程、注型工程、硬化成型工程を連続して行う例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、各工程を独立して行うようにしてもよい。また、本実施形態では、混合機２０から型枠２５に注型し大気圧下で成型する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、容器中で混合液を調製し、その容器内で硬化成型させるようにしてもよく、容器を密閉して加圧下で硬化成型してもよい。
【００６１】
また更に、本実施形態で示した第１の製造方法では、型枠２５で成型したブロック状のポリウレタン成形体をスライスすることで複数枚のポリウレタンシート２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枚ずつポリウレタンシート２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４を形成させることができる。
【００６２】
更にまた、本実施形態で示した第２の製造方法では、イソシアネート基含有化合物と活性水素化合物とをＤＭＦ中で反応させることでポリウレタン樹脂溶液を調製する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、ポリエステル系、ポリエーテル系またはポリカーボネート系等のポリウレタン樹脂をＤＭＦに溶解させるようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、特に言及していないが、研磨加工時のスラリの供給や研磨屑の排出を考慮して研磨パッド１の研磨面Ｐに溝加工や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、格子状、螺旋状等のいずれでもよく、断面形状についても矩形状、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４は孔径の平均値が１〜１５０μｍ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。
【００６４】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、例えば、ポリウレタンシート２と両面テープとの間にクッション材を介在させるようにしてもよい。また、研磨機の研磨定盤に研磨パッド１を装着するときに、クッション材を介して装着してもよい。クッション材の硬度をポリウレタンシート２より小さくすることで、研磨定盤や研磨パッドの凹凸、装着に伴う厚さムラ等を吸収し、被研磨物の研磨加工をより均一化することができる。両面テープの基材７が不織布や低弾性のフィルムを含むようにすれば、基材７をクッション材として機能させることもできる。
【実施例】
【００６５】
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。
【００６６】
（実施例１）
実施例１では、第１製造方法に従い研磨パッド１を製造した。プレポリマの生成では、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。第２成分の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３としては、平均粒径１０μｍの外殻３ａを有機シリコーン系重合体で形成し、窪み３ｂに研磨成分５として、アルカリ物質の水酸化カリウムを含有させた。プレポリマ：ＭＯＣＡ：微粒子３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に注型し硬化させた後、形成されたポリウレタン成形体を型枠２５から抜き出し、厚さ１．３ｍｍにスライスし研磨パッド１を作製した。
【００６７】
（実施例２）
実施例２では、第２製造方法に従い研磨パッド１を製造した。ポリウレタンシート２の作製には、プレポリマと活性水素化合物とが反応された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重量％含むポリウレタン樹脂溶液１００部に対して、微粒子３の５．３部を添加し混合して混合液を調製した。シート基材に混合液を塗布し脱溶媒させ実施例２の研磨パッド１を製造した。
【００６８】
（実施例３）
実施例３では、実施例１と同様の外殻３ａを有し、窪み３ｂに研磨成分５を含有させていない微粒子３を用いる以外は実施例１と同様にして実施例３の研磨パッド１を製造した。
【００６９】
（比較例１）
比較例１では、開口部を有していない中空球状微粒子（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）を用いる以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例１の研磨パッドは、従来の研磨パッドである。なお、中空球状微粒子の平均粒径は１０μｍに設定した。
【００７０】
（物性測定）
各実施例および比較例の研磨パッド１について、開孔４の平均開孔径、ポリウレタンシート２のショアＡ硬度および密度を測定した。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。ショアＡ硬度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ７３１１）に準じた方法で測定した。また、密度は、所定サイズの大きさに切り出した試料の重量を測定し、サイズから求めた体積から算出した。平均開孔径、ショアＡ硬度および密度の測定結果を下表１に示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
表１に示すように、開口部を有していない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Ｐでの平均開孔径が９．４μｍを示し、ポリウレタンシートのショアＡ硬度が７４．９度、密度が０．６３５ｇ／ｃｍ３を示した。これに対して、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３が分散された実施例１、実施例２の研磨パッド１では、平均開孔径がそれぞれ９．５μｍ、９．３μｍを示した。このことから、微粒子３を用いても開孔４の大きさに差異が生じないことが判った。窪み３ｂに研磨成分５を含有させていない微粒子３が分散された実施例３の研磨パッド１では、窪み３ｂにポリウレタン成分が浸入してポリウレタンシート２が形成されるため、平均開孔径が８．２μｍとなり、実施例１、実施例２、比較例１より小さくなった。いずれの実施例および比較例でも、数百μｍを超える大きな開孔の形成は確認されなかった。また、第１の製造方法で作製した実施例１のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が７３．２度、密度が０．６４８ｇ／ｃｍ３を示したのに対し、第２の製造方法で作製した実施例２のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が６５．４度、密度が０．６６５ｇ／ｃｍ３を示した。このことから、脱溶媒によりポリウレタンシート２を形成させる第２の製造方法では、プレポリマを硬化させる第１の製造方法と比べて軟質のポリウレタンシート２を得ることができることが判った。
【００７３】
（研磨性能評価）
次に、各実施例及び比較例の研磨パッド１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。比較のために、スラリを使用せず、蒸留水を用いた研磨加工も同様に行い、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。研磨レートの測定結果を下表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）
【００７４】
【表２】
【００７５】
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０．１８５μｍ／ｍｉｎを示しスクラッチも確認されたのに対し、窪み３ｂに研磨成分５を含有していない微粒子３が分散された実施例３の研磨パッド１では、研磨レートが０．１９１μｍ／ｍｉｎを示しスクラッチは確認されなかった。比較例１の研磨パッドでは、研磨加工を繰り返したときに、比較的早期に開孔の目詰まりが認められたのに対して、実施例３の研磨パッド１では、比較例１より長期にわたり開孔４が目詰まりすることなく研磨加工を行うことができた。このことから、微粒子３を半球体状とすることで目詰まりの抑制にも効果のあることが判った。また、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３が分散された実施例１、実施例２の研磨パッド１では、研磨レートがそれぞれ０．１９７μｍ／ｍｉｎ、０．１９８μｍ／ｍｉｎと向上することが判った。更に、実施例１、実施例２の研磨パッド１では、コロイダルシリカスラリに代えて蒸留水を用いてもアルミニウム基板を研磨加工することができることを確認している。実施例１、実施例２の研磨パッド１では、繰り返し研磨加工を行ったときでも同様の研磨性能の得られることが確認された。このことから、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有することで、スラリを用いない場合でも十分な研磨性能を得ることができ、研磨効率および研磨精度を長時間維持できることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は発泡構造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研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するため、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】
【００７７】
【図１】本発明を適用した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に含有された微粒子を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施形態の研磨パッドの第１の製造方法の要部を示す工程図である。
【図４】研磨パッドの第１の製造方法で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。
【図５】研磨パッドの第２の製造方法の要部を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 研磨パッド
２ ポリウレタンシート（ポリウレタン体）
３ 微粒子
３ａ 外殻
３ｂ 窪み（中空部）
４ 開孔
５ 研磨成分
６ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法に係り、特に、ポリウレタン体を備えた研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）では、表面の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。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、表面を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。一方、液晶ディスプレイ用ガラス基板では、液晶ディスプレイの大型化に伴い、表面のより高度な平坦性が要求されている。
【０００３】
半導体デバイスの表面を平坦化する方法としては、一般的に化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下、ＣＭＰと略記する。）法が用いられている。ＣＭＰ法では、通常、研磨加工時に、砥粒（研磨粒子）をアルカリ溶液に分散させたスラリ（研磨液）を供給する、いわゆる遊離砥粒方式が採用されている。すなわち、被研磨物（の加工面）は、スラリ中の砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ溶液による化学的研磨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や研磨効率等の研磨特性、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。
【０００４】
ＣＭＰ法では、ポリウレタン体を有する研磨パッドが広く使用されている。このような研磨パッドの製造では、通常、イソシアネート基含有化合物（プレポリマ）と、活性水素化合物（硬化剤）とを反応により硬化させることで、発泡構造のポリウレタン体が形成される。発泡構造を形成するために、例えば、樹脂製の外殻を有する中空球状微粒子を混合する技術（特許文献１〜特許文献５参照）、水を添加する技術（特許文献６参照）、不活性気体を混合する技術（特許文献７参照）、水溶性微粒子を混合する技術（特許文献８参照）が開示されている。得られたポリウレタン体の表面が研削処理されるか、または、ポリウレタン体がシート状にスライスされることで、表面（研磨面）に開孔が形成された研磨パッドが製造される。これらの技術で製造された研磨パッドでは、研磨加工時に研磨面に形成された開孔にスラリが保持されるため、遊離砥粒方式により被研磨物の研磨加工を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特許３０１３１０５号公報
【特許文献２】特許３４２５８９４号公報
【特許文献３】特許３８０１９９８号公報
【特許文献４】特開２００６−１８６３９４号公報
【特許文献５】特開２００７−１８４６３８号公報
【特許文献６】特開２００５−６８１６８号公報
【特許文献７】特許３４５５２０８号公報
【特許文献８】特開２０００−３４４１６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６〜特許文献７の技術では、水や不活性気体により表面に開孔が形成されるものの、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ポリウレタン体に予期せぬ発泡が形成されやすくなる。水分が僅かでも発泡不良が生じ、ポリウレタン体中に直径が数百μｍ程度に及ぶ巨大発泡が形成されるため、発泡構造が不均一となる。特許文献８の技術では、水溶性微粒子がスラリによって溶出することで表面に開孔が形成されるが、ポリウレタン体中に水溶性微粒子を均一分散させることは容易でなく、開孔径が不均一となりやすい。また、水溶性微粒子が水分を含みやすいため、この僅かな水分によっても巨大発泡が形成され、発泡構造が不均一となる。従って、これらの技術による研磨パッドでは、研磨面に巨大発泡による大きな開孔が形成され開孔の大きさにバラツキが生じることから、研磨特性を低下させることとなる。また、供給した砥粒が二次凝集を起こし、被研磨物の加工面にスクラッチ（キズ）等を生じさせ平坦性を低下させることもある。この点、特許文献１〜特許文献５の技術では、中空球状微粒子を混合するため、発泡不良を抑制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ことがある。
【０００７】
本発明は上記事案に鑑み、発泡構造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研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法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、本発明の第１の態様は、ポリウレタン体を備えた研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン体中には樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されていることを特徴とする。
【０００９】
第１の態様では、外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されることでポリウレタン体の発泡構造を均一化することができると共に、研磨加工時の摩耗や表面研削処理により開孔が表面に形成されるため、研磨液の保持性を確保して被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００１０】
第１の態様において、微粒子が中空部に研磨加工に寄与する研磨成分を有するようにすれば、研磨加工時に研磨成分が放出されるため、研磨特性を向上させることができる。このとき、研磨成分を界面活性剤、アルカリ物質、酸物質、酸化剤、ｐＨ調整剤およびキレート剤から選択される少なくとも１種とすることができる。アルカリ物質を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウムおよび水酸化セシウムから選択される少なくとも１種としてもよい。また、研磨成分を、微粒子の１００部に対して５部〜５０部の重量割合としてもよい。ポリウレタン体の表面に平均開孔径が１μｍ〜１５０μｍの開孔形成することができる。微粒子をポリウレタン体の１００部に対して５部〜５０部の重量割合としてもよい。また、微粒子を半球体状または半多面体状としてもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様は、ポリウレタン体を備えた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、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、をそれぞれ準備する準備ステップと、前記準備ステップで準備された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を略均一に混合した混合液を調製し、前記混合液から前記微粒子が分散されたポリウレタン体を乾式成形する成形ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第３の態様は、ポリウレタン体を備えた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の反応生成物を溶解可能な有機溶媒と、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する調製ステップと、前記調製ステップで調製された混合液をシート状に展延し、前記混合液から前記有機溶媒を脱溶媒させて前記微粒子が分散されたポリウレタン体を形成する形成ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されることでポリウレタン体の発泡構造を均一化することができると共に、研磨加工時の摩耗や表面研削処理により開孔が表面に形成されるため、研磨液の保持性を確保して被研磨物の平坦性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】
【００１４】
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。
【００１５】
（研磨パッド）
図１に示すように、研磨パッド１は、発泡構造を有するポリウレタン体としてのポリウレタンシート２を有している。ポリウレタンシート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）にスラリ（研磨液）を介して当接する研磨面Ｐを有している。ポリウレタンシート２は、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子３と、を混合した混合液から形成されたポリウレタン成形体にスライス処理やバフ等の表面研削処理を施すことで形成されている。換言すれば、ポリウレタンシート２は、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物との反応で形成され、内部に微粒子３が分散されている。
【００１６】
ポリウレタンシート２の内部には、微粒子３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。微粒子３の含有量は、ポリウレタンシート２の１００部に対して５〜５０部の重量割合に設定されている。ポリウレタンシート２がポリウレタン成形体をスライス処理や表面研削処理することで形成されているため、研磨面Ｐでは微粒子３が切断され開孔４が形成されている。研磨面Ｐに形成された開孔４は、平均開孔径が１〜１５０μｍの範囲に調整されている。ポリウレタンシート２の厚さは、１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定されている。このような微粒子３が含有されたポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が１０〜９０度の範囲に調整されている。
【００１７】
図２に示すように、微粒子３は、半球体状を呈しており、樹脂製の外殻３ａを有している。外殻３ａは開口部６を有しており、中央部に中空状の窪み３ｂが形成されている。換言すれば、微粒子３は中空球状の微粒子が略２分割された椀状を呈しており、開口部６が円環状を呈している。微粒子３は、開口部６の外径（粒径）がおよそ１〜１５０μｍの範囲となるように調整されている。ポリウレタンシート２に微粒子３が分散されることで、ポリウレタンシート２が発泡状に形成されている。
【００１８】
また、微粒子３は、窪み３ｂに、被研磨物と化学反応し研磨加工に寄与する研磨成分５を有している。研磨成分５は、微粒子３の１００部に対して５〜５０部の重量割合となるように設定されている。研磨面Ｐではポリウレタン成形体のスライス処理や表面研削処理により表面近傍に位置する微粒子３が切断され開孔４が形成されている。
【００１９】
研磨成分５としては、界面活性剤、アルカリ物質、酸物質、酸化剤、ｐＨ調整剤およびキレート剤から選択される少なくとも１種の成分が用いられている。研磨加工時には、微粒子３から研磨成分５が放出されることで化学的研磨作用の向上を図ることができ、研磨速度を向上させることができる。研磨成分５に用いられる界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等のカチオン系界面活性剤、脂肪酸石鹸、カルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型等の非イオン系界面活性剤等を挙げることができ、これらの２種以上を併用することもできる。
【００２０】
アルカリ物質としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物を挙げることができるが、水溶性を有していることが好ましい。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等を挙げることができる。また、酸物質としては、有機酸及び無機酸のいずれであってもよく、例えば、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、グルコン酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、マロン酸、ギ酸、シユウ酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸およびフタル酸等の有機酸、硝酸、塩酸および硫酸等の無機酸等を用いることができる。また、アルカリ物質や酸物質はｐＨ調整剤としても作用する。
【００２１】
酸化剤としては、水溶性であれば特に限定されないが、例えば、過酸化水素、過酢酸、過安息香酸、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過マンガン酸化合物、重クロム酸化合物、ハロゲン酸化合物、硝酸化合物、過ハロゲン酸化合物、フェリシアン化カリウム等の遷移金属塩、過硫酸塩、硝酸鉄、硝酸セリウムアンモニウム等の多価金属の塩、ケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、リンモリブデン酸等のへテロポリ酸等を用いることができる。
【００２２】
また、ｐＨ調整剤としては、上述したアルカリ物質や酸物質以外に、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウム、ピロリン酸二水素二ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、トリメタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ウルトラリン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸四カリウム、ポリリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム、リン酸三カルシウムおよびフマル酸一ナトリウム等を用いることができる。
【００２３】
キレート剤は、例えば、被研磨物が半導体デバイス用ウエハ等の場合に、ウエハ表面の被加工膜を構成する金属とキレート化合物を形成するものであればいずれのものも使用することができる。キレート剤としては、例えば、シユウ酸、マロン酸、グリコール酸、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、グリシン、アラニン、セリン、アスパラギン酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、ニトリロトリ酢酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）、ピロリン酸、トリリン酸等を挙げることができる。
【００２４】
また、図１に示すように、研磨パッド１は、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側に、研磨機に研磨パッド１を装着するための両面テープが貼り合わされている。両面テープは、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７の両面に図示を省略した接着剤層を有している。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。両面テープは、一面側の接着剤層でポリウレタンシート２と貼り合わされており、他面側の接着剤層が剥離紙８で覆われている。
【００２５】
（研磨パッドの製造）
研磨パッド１は、２通りの製造方法で製造することができる。すなわち、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３を混合した混合液を型枠に注型し型枠内で硬化させる第１の製造方法、または、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物、微粒子３およびイソシアネート基含有化合物と活性水素化合物との反応生成物を溶解可能な有機溶媒を混合した混合液をシート状の基材上に塗布し加熱しながら脱溶媒させる第２の製造方法で得られたポリウレタンシート２を用い、研磨パッド１を製造することができる。以下、第１の製造方法、第２の製造方法の順に説明する。
【００２６】
（第１の製造方法）
第１の製造方法では、研磨パッド１は、図３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３とをそれぞれ準備する準備工程（準備ステップ）、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３を混合した混合液を調製する混合工程（成形ステップの一部）、混合液を型枠に注型する注型工程（成形ステップの一部）、型枠内でポリウレタン成形体を形成する硬化成型工程（成形ステップの一部）、ポリウレタン成形体にスライス処理や表面研削処理をしてポリウレタンシート２を形成するシート形成工程、ポリウレタンシート２と両面テープとを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。
【００２７】
（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３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、使用するプレポリマは、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３の分散状態にバラツキが生じる。反対に粘度が低すぎると、混合液中で微粒子３が移動してしまい、得られるポリウレタン成形体に略均等、略均一に微粒子３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。このことは、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。活性水素化合物は、プレポリマのイソシアネート基と反応することでハードセグメント（高融点で剛直性を付与するウレタン結合部）を形成する。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。
【００３１】
また、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３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３ａが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の外殻３ｂに開口部６が形成された中空状の微粒子３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３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（開口部６の外径）の範囲を調整することができる。得られた微粒子３は、研磨成分５の溶液中に浸漬され、減圧下で攪拌、混合される。減圧下で攪拌することで窪み３ｂから気泡が抜け出し、研磨成分５が窪み３ｂに入り込む。本例では、研磨成分５として、アルカリ物質が用いられている。
【００３２】
（混合工程、注型工程、硬化成型工程）
図３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３を混合して混合液を調製する。このとき、微粒子３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。注型工程では混合工程で調製された混合液を型枠に注型し、硬化成型工程では型枠内でプレポリマと活性水素化合物とを反応、硬化させてポリウレタン成形体を成型する。本例では、混合工程、注型工程、硬化成型工程を連続して行う。
【００３３】
図４に示すように、混合工程では混合機２０で混合液が調製され、注型工程では調製された混合液が混合機２０から連続して型枠２５に注型され、硬化成型工程で硬化させることによりポリウレタン成形体が成型される。混合機２０は、攪拌翼１４が内蔵された混合槽１２を備えている。混合槽１２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３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１２の上流端部に接続されている。攪拌翼１４は混合槽１２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１４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。得られた混合液は混合槽１２の下流端部に形成された排出口から型枠２５に注型される。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。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。
【００３４】
第１成分、第２成分がそれぞれの供給槽から混合槽１２に供給され、攪拌翼１４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１４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１４の剪断速度が小さすぎると、微粒子３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１４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３が成型中に移動しやすくなり、ポリウレタン成形体中の微粒子３の分散状態が不均一となる。一方、剪断回数が少なすぎると微粒子３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３の分散状態が不均一となる。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。すなわち、例えば、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。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１４の翼先端の直径（ｍｍ）×円周率×攪拌翼１４の回転数（ｒｐｍ）÷６０÷攪拌翼１４の翼先端と混合槽１２の内壁とのクリアランス（ｍｍ）、剪断回数（回）＝攪拌翼１４の回転数（ｒｐｍ）÷６０×混合槽１２中での混合液の滞留時間（秒）×攪拌翼１４の翼の数、により求めることができる。
【００３５】
注型工程で、型枠２５に混合液を注型するときは、混合機２０からの混合液を混合槽１２の排出口から排出し、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。注液口は、型枠２５の長さ方向で対向する２辺間（例えば、図３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。
【００３６】
硬化成型工程では、注型された混合液を型枠２５内で反応硬化させブロック状のポリウレタン成形体を成型する。このとき、プレポリマが活性水素化合物との反応により架橋硬化する。型枠２５の上部が開放されているため、大気圧下で反応（架橋硬化）が進行しポリウレタン成形体が成型される。微粒子３が混合液中に略均一に分散されているため、微粒子３の周囲で架橋硬化が進行することで、ポリウレタン成形体中に微粒子３が略均等かつ略均一に分散した状態で含有される。
【００３７】
（シート形成工程）
図３に示すように、シート形成工程では、硬化成型工程で得られたポリウレタン成形体をシート状にスライスし、必要に応じてバフ等の表面研削処理を施してポリウレタンシート２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。スライス時にはポリウレタン成形体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。スライスする厚さは、本例では、１．３〜２．５ｍｍの範囲に設定されている。本例で用いた厚さが５０ｍｍの型枠２５で成型したポリウレタン成形体では、例えば、ポリウレタン成形体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枚のポリウレタンシート２を形成することができる。ポリウレタンシート２の厚さ精度を向上させるために、更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。硬化成型工程で微粒子３が略均等、略均一な分散状態で含有されたポリウレタン成形体が得られるため、シート形成工程で複数枚のポリウレタンシート２を形成したときは、表面に形成された開孔４の平均開孔径がいずれも１〜１５０μｍの範囲となる。
【００３８】
（ラミネート工程）
ラミネート工程では、シート形成工程で形成されたポリウレタンシート２と両面テープとが貼り合わされる。円形等の所望の形状、サイズに裁断した後、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、剥離紙８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。研磨機の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。研磨面Ｐがスラリと接触することにより、また、研磨加工に伴う研磨面Ｐの摩耗により、微粒子３の窪み３ｂから研磨成分５が溶出ないし放出されるため、被研磨物の加工面が、供給されたスラリと、研磨パッド１から溶出ないし放出された研磨成分５との研磨作用により研磨加工される。換言すれば、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３を分散させた場合、研磨加工時に供給されたスラリに研磨成分５が溶出することで研磨面Ｐに開孔４が形成される。この開孔４にスラリと研磨成分５とが保持されつつ被研磨物の加工面が研磨加工される。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】
（第２の製造方法）
次に、第２の製造方法について説明するが、上述した第１の製造方法と同じ工程、同じ化合物については説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００４１】
第２の製造方法では、研磨パッド１は、図５に示す各工程を経て製造される。すなわち、プレポリマと活性水素化合物とを有機溶媒中で反応させたポリウレタン樹脂溶液および微粒子３をそれぞれ準備する準備工程（調製ステップの一部）、ポリウレタン樹脂溶液に微粒子３を略均等、略均一に混合、分散させた混合液を調製する混合工程（調製ステップの一部）、混合液を略平坦な表面を有する基材にシート状に塗布（展延）する塗布工程（形成ステップの一部）、有機溶媒を脱溶媒させてポリウレタン成形体を形成する脱溶媒工程（形成ステップの一部）、ポリウレタン成形体の厚さが一様となるように表面研削処理する表面研削処理工程、表面研削処理して得られたポリウレタンシート２と両面テープとを貼り合わせるラミネート工程を経て製造される。
【００４２】
準備工程では、プレポリマと、活性水素化合物と、プレポリマおよび活性水素化合物の反応生成物であるポリウレタン樹脂を溶解可能な有機溶媒とを混合し、プレポリマと活性水素化合物とを反応させることでポリウレタン樹脂溶液を調製する。有機溶媒には、本例では、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）が用いられている。混合工程では、ポリウレタン樹脂溶液と微粒子３とを混合、攪拌し、微粒子３を略均等、略均一な分散状態となるように分散させて混合液を調製する。混合液の調製には、一般的な攪拌装置を用いることができる。
【００４３】
塗布工程では、混合液を表面が略平坦な帯状のシート基材に連続的に塗布する。混合工程で調製した混合液は、常温下で塗布装置によりシート基材に略均一に塗布される。塗布装置として、本例では、ナイフコータが用いられる。このとき、ナイフコータとシート基材との間隙（クリアランス）を調整することで、混合液の塗布厚さ（塗布量）がおよそ１．３〜２．５ｍｍの範囲となるように調整される。シート基材には、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シート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。シート基材として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、シート基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。
【００４４】
脱溶媒工程では、混合液が塗布されたシート基材を熱風乾燥機中を通過させることで、溶媒のＤＭＦを除去する。ＤＭＦが混合液から脱溶媒することにより、シート状のポリウレタン成形体が形成される。得られたポリウレタン成形体の内部には微粒子３が略均等かつ略均一に分散した状態で発泡状に含有されている。
【００４５】
表面研削処理工程では、ポリウレタン成形体をシート基材から剥離し、ポリウレタン成形体の表面（シート基材と接触しない面）側にスライス処理やバフ処理等の表面研削処理が施される。バフ処理の場合は、ポリウレタン成形体の裏面（シート基材と接触した面）側に、表面が平坦な圧接ローラの表面を圧接しながら、ポリウレタン成形体の表面側がバフ処理される。本例では、連続的に製造されたポリウレタン成形体が帯状のため、裏面に圧接ローラを圧接しながら、連続的に表面をバフ処理する。このバフ処理により、ポリウレタン成形体は厚さのバラツキが解消され、バフ処理された面側には内部に含有された微粒子３が開孔した開孔４が形成される。この開孔４が形成された面（バフ処理された面）が研磨面Ｐとなる。バフ処理に代えて、スライス処理することも可能である。表面研削処理されたポリウレタンシート２はロール状に巻き取られる。
【００４６】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨パッド１および研磨パッド１の製造方法の作用等について説明する。
【００４７】
本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２に微粒子３が略均等、略均一に分散されており、微粒子３の粒径（開口部６の外径）が上述した範囲に設定されている。また、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有している。このため、ポリウレタンシート２の巨大発泡の形成が抑制され発泡構造を均一化することができる。研磨面Ｐでは微粒子３が切断され開孔４が形成されており、研磨加工時にはポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側が摩耗する。また、研磨効率の向上を図るため、研磨面Ｐを粗面化するためのドレス処理が研磨面Ｐ側に施される。摩耗やドレス処理によりポリウレタンシート２が摩耗することで研磨面Ｐの近傍に含有された微粒子３の窪み３ｂから研磨成分５が溶出ないし放出される。これにより、溶出ないし放出された研磨成分５が外部から供給された研磨液（スラリ）と共に、開孔４に保持されつつ被研磨物の加工面に研磨作用を及ぼすため、被研磨物に対する化学的研磨作用を向上させることができ、研磨効率や研磨精度等の研磨特性を向上させることができる。
【００４８】
また、本実施形態の研磨パッド１では、微粒子３がポリウレタンシート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。このため、研磨面Ｐ側の摩耗やドレス処理により、微粒子３がポリウレタンシート２の厚さ分で順次研磨面Ｐに露出する。このため、窪み３ｂから研磨成分５が安定的に溶出ないし放出されるので、安定した良好な研磨特性を維持することができる。また、微粒子３がポリウレタンシート２の１００部に対して５〜５０部の重量割合で分散されているため、研磨面Ｐに形成される開孔４の割合が調整される。これにより、研磨加工時に外部からのスラリ、微粒子３からの研磨成分５の保持性が確保されるので、研磨特性を向上させ被研磨物の平坦性を向上させることができる。更に、本実施形態では、微粒子３が半球体状を呈している。このため、研磨加工時に外殻３ａが削られても、従来の球状微粒子を含有させる場合と比べて研磨パッド１および被研磨物間に放出される外殻成分（本例では、有機シリコーン系樹脂）の量を低減することができる。これにより、外殻成分が異物として引き起こす研磨不良を低減することができる。また、従来の球状微粒子を含有させる場合は、球状微粒子が研磨面で開孔しないことがあり、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ことがあるが、本実施形態では、微粒子３が開口部６を有しているので、このような問題を回避することができる。
【００４９】
更に、本実施形態で示した研磨パッド１の第１、第２の製造方法では、微粒子３に含有させる研磨成分５は、微粒子３の１００重量部に対して５〜５０部の重量割合に設定されるが、微粒子３の粒径を考えると量的に大きくすることは難しい。この研磨パッド１を用いた研磨加工では、研磨面Ｐ側の摩耗やドレス処理に伴い研磨成分５が研磨面Ｐの近傍に放出されるため、少量でも十分な効果（研磨作用）を得ることができる。また、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有するため、微粒子３が有する分でスラリ中の研磨成分の割合を低減することができる。これにより、スラリ中の研磨粒子の変性（ゲル化）や凝集が抑制されるので、スラリを安定化させることができる。
【００５０】
また更に、本実施形態で示した第１、第２の製造方法では、微粒子３の粒径が１〜１５０μｍに調整される。このため、窪み３ｂが略均等に研磨成分５を有することとなり、ポリウレタン成形体の発泡構造を均一化することができる。これにより、開孔４を開孔径が略均一となるように容易に形成することができる。従って、研磨加工時には、スラリの保持性が確保され、目詰まりが抑制されるので、研磨効率や研磨精度を向上させることができる。また、極端に大きな開孔が形成されず目詰まりも抑制されることで研磨粒子等の凝集物の形成が抑制されるので、被研磨物にスクラッチ（キズ）を発生させることなく平坦性を向上させることができる。
【００５１】
更にまた、本実施形態で示した第１の製造方法では、ポリウレタン成形体から複数枚のポリウレタンシート２を形成することができる。ポリウレタン成形体には微粒子３が略均等かつ略均一に含有されているため、複数のポリウレタンシート２ではそれぞれの表面に形成された開孔４の平均開孔径の差、および、（見掛け）密度の差をいずれも平均値に対して±３％の範囲内とすることができる。開孔径のバラツキが大きくなると、研磨加工時にスラリ中の砥粒（研磨粒子）や研磨屑等により開孔４が局所的に目詰まりを起こしやすくなり、被研磨物の平坦性を低下させる。また、密度が小さくなると硬度が小さく（柔らかく）なりすぎるため、被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。反対に密度が大きくなると硬度が高くなりすぎるため、研磨効率が低下し、被研磨物にキズが発生しやすくなる。本実施形態では、複数の研磨パッド１で開孔４の平均開孔径が同等となるので、いずれも局所的な目詰まりを抑制することができる。また、各研磨パッド１で微粒子３の占める空間の割合が同等となり硬度も同等となるので、研磨パッド１を交換しても、研磨性能にバラツキの生じることを抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態で示した第２の製造方法では、微粒子３をポリウレタン樹脂溶液に混合し、脱溶媒させることでポリウレタンシート２を形成する。このため、ポリウレタン樹脂溶液の有機溶媒をポリウレタン樹脂に対して貧溶媒の水と置換する湿式成膜法で得られるポリウレタンシートに匹敵する柔軟性を有するポリウレタンシート２を得ることができる。また、湿式成膜法では微粒子３を含有させることが難しいのに対して、ポリウレタンシート２に微粒子３を容易に含有させることができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２の内部に微粒子３が略均等かつ略均一に分散されており、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有している。このため、研磨加工時に研磨面Ｐ側の摩耗やドレス処理により研磨成分５が溶出ないし放出されるので、研磨効率や研磨精度を向上させることができ、その効果を安定して持続させることができる。このようなポリウレタンシート２を用いた研磨パッド１は、半導体デバイス等を被研磨物としたＣＭＰ（化学的機械的研磨）用の研磨パッドとして極めて有用である。
【００５４】
なお、本実施形態では、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有する例を示し、研磨成分５として界面活性剤、アルカリ物質、酸化剤、酸物質、ｐＨ調整剤、キレート剤を例示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば、研磨粒子を有するようにすることも可能である。また、研磨成分５のアルカリ物質として水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物を例示したが、本発明は水溶性アルカリ物質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、研磨成分５として界面活性剤とアルカリ物質とを混合して微粒子３に含有させる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、研磨成分５として例示した成分を別々に含有させた微粒子３を調製し、それぞれの微粒子３をポリウレタンシート２に含有させるようにしてもよい。
【００５５】
また、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有機シリコーン系樹脂製の微粒子３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３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３ａについても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。更に、本実施形態では、微粒子３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、開口部が形成された中空状の微粒子であればよい。すなわち、半球体状の場合は開口部６の外径が微粒子３の粒径とほぼ同じになるが、開口部を小さく形成した場合は開口部の外径より微粒子３の粒径が大きくなる。また、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上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３ｂの形状に制限のないことはもちろんである。
【００５６】
更に、本実施形態では、ポリウレタン体としてシート状のポリウレタンシート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、ブロック状やベルト状の研磨パッドとすることもできる。例えば、本実施形態の第１の製造方法で示したブロック状のポリウレタン成形体をそのまま研磨加工に用いてもよく、第２の製造方法で示したポリウレタン樹脂溶液の塗布厚みを大きくするようにしてもよい。このような場合には、表面側に表面研削処理を施すことで開孔４を形成させることができる。
【００５７】
また更に、本実施形態では、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、上述したように生成した微粒子３をそのまま用いるようにしてもよい。この場合でも、微粒子３が窪み３ｂを中空状としたままポリウレタンシート２に分散されることで、微粒子３の窪み３ｂのみに不活性気体（空気）が保持されているので、ポリウレタンシート２の発泡構造を均一化し、スラリ保持性を確保することができる。更に、微粒子３に研磨粒子を含有させてもよい。
【００５８】
更にまた、本実施形態で示した第１の製造方法では、混合工程で微粒子３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３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。
【００５９】
また、本実施形態で示した第１の製造方法では、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。
【００６０】
更に、本実施形態で示した第１の製造方法では、混合工程、注型工程、硬化成型工程を連続して行う例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、各工程を独立して行うようにしてもよい。また、本実施形態では、混合機２０から型枠２５に注型し大気圧下で成型する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、容器中で混合液を調製し、その容器内で硬化成型させるようにしてもよく、容器を密閉して加圧下で硬化成型してもよい。
【００６１】
また更に、本実施形態で示した第１の製造方法では、型枠２５で成型したブロック状のポリウレタン成形体をスライスすることで複数枚のポリウレタンシート２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枚ずつポリウレタンシート２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４を形成させることができる。
【００６２】
更にまた、本実施形態で示した第２の製造方法では、イソシアネート基含有化合物と活性水素化合物とをＤＭＦ中で反応させることでポリウレタン樹脂溶液を調製する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、ポリエステル系、ポリエーテル系またはポリカーボネート系等のポリウレタン樹脂をＤＭＦに溶解させるようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、特に言及していないが、研磨加工時のスラリの供給や研磨屑の排出を考慮して研磨パッド１の研磨面Ｐに溝加工や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、格子状、螺旋状等のいずれでもよく、断面形状についても矩形状、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４は孔径の平均値が１〜１５０μｍ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。
【００６４】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、例えば、ポリウレタンシート２と両面テープとの間にクッション材を介在させるようにしてもよい。また、研磨機の研磨定盤に研磨パッド１を装着するときに、クッション材を介して装着してもよい。クッション材の硬度をポリウレタンシート２より小さくすることで、研磨定盤や研磨パッドの凹凸、装着に伴う厚さムラ等を吸収し、被研磨物の研磨加工をより均一化することができる。両面テープの基材７が不織布や低弾性のフィルムを含むようにすれば、基材７をクッション材として機能させることもできる。
【実施例】
【００６５】
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。
【００６６】
（実施例１）
実施例１では、第１製造方法に従い研磨パッド１を製造した。プレポリマの生成では、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。第２成分の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３としては、平均粒径１０μｍの外殻３ａを有機シリコーン系重合体で形成し、窪み３ｂに研磨成分５として、アルカリ物質の水酸化カリウムを含有させた。プレポリマ：ＭＯＣＡ：微粒子３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に注型し硬化させた後、形成されたポリウレタン成形体を型枠２５から抜き出し、厚さ１．３ｍｍにスライスし研磨パッド１を作製した。
【００６７】
（実施例２）
実施例２では、第２製造方法に従い研磨パッド１を製造した。ポリウレタンシート２の作製には、プレポリマと活性水素化合物とが反応された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重量％含むポリウレタン樹脂溶液１００部に対して、微粒子３の５．３部を添加し混合して混合液を調製した。シート基材に混合液を塗布し脱溶媒させ実施例２の研磨パッド１を製造した。
【００６８】
（実施例３）
実施例３では、実施例１と同様の外殻３ａを有し、窪み３ｂに研磨成分５を含有させていない微粒子３を用いる以外は実施例１と同様にして実施例３の研磨パッド１を製造した。
【００６９】
（比較例１）
比較例１では、開口部を有していない中空球状微粒子（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）を用いる以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例１の研磨パッドは、従来の研磨パッドである。なお、中空球状微粒子の平均粒径は１０μｍに設定した。
【００７０】
（物性測定）
各実施例および比較例の研磨パッド１について、開孔４の平均開孔径、ポリウレタンシート２のショアＡ硬度および密度を測定した。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。ショアＡ硬度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ７３１１）に準じた方法で測定した。また、密度は、所定サイズの大きさに切り出した試料の重量を測定し、サイズから求めた体積から算出した。平均開孔径、ショアＡ硬度および密度の測定結果を下表１に示す。
【００７１】
【表１】
【００７２】
表１に示すように、開口部を有していない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Ｐでの平均開孔径が９．４μｍを示し、ポリウレタンシートのショアＡ硬度が７４．９度、密度が０．６３５ｇ／ｃｍ３を示した。これに対して、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３が分散された実施例１、実施例２の研磨パッド１では、平均開孔径がそれぞれ９．５μｍ、９．３μｍを示した。このことから、微粒子３を用いても開孔４の大きさに差異が生じないことが判った。窪み３ｂに研磨成分５を含有させていない微粒子３が分散された実施例３の研磨パッド１では、窪み３ｂにポリウレタン成分が浸入してポリウレタンシート２が形成されるため、平均開孔径が８．２μｍとなり、実施例１、実施例２、比較例１より小さくなった。いずれの実施例および比較例でも、数百μｍを超える大きな開孔の形成は確認されなかった。また、第１の製造方法で作製した実施例１のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が７３．２度、密度が０．６４８ｇ／ｃｍ３を示したのに対し、第２の製造方法で作製した実施例２のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が６５．４度、密度が０．６６５ｇ／ｃｍ３を示した。このことから、脱溶媒によりポリウレタンシート２を形成させる第２の製造方法では、プレポリマを硬化させる第１の製造方法と比べて軟質のポリウレタンシート２を得ることができることが判った。
【００７３】
（研磨性能評価）
次に、各実施例及び比較例の研磨パッド１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。比較のために、スラリを使用せず、蒸留水を用いた研磨加工も同様に行い、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。研磨レートの測定結果を下表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）
【００７４】
【表２】
【００７５】
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０．１８５μｍ／ｍｉｎを示しスクラッチも確認されたのに対し、窪み３ｂに研磨成分５を含有していない微粒子３が分散された実施例３の研磨パッド１では、研磨レートが０．１９１μｍ／ｍｉｎを示しスクラッチは確認されなかった。比較例１の研磨パッドでは、研磨加工を繰り返したときに、比較的早期に開孔の目詰まりが認められたのに対して、実施例３の研磨パッド１では、比較例１より長期にわたり開孔４が目詰まりすることなく研磨加工を行うことができた。このことから、微粒子３を半球体状とすることで目詰まりの抑制にも効果のあることが判った。また、窪み３ｂに研磨成分５を有する微粒子３が分散された実施例１、実施例２の研磨パッド１では、研磨レートがそれぞれ０．１９７μｍ／ｍｉｎ、０．１９８μｍ／ｍｉｎと向上することが判った。更に、実施例１、実施例２の研磨パッド１では、コロイダルシリカスラリに代えて蒸留水を用いてもアルミニウム基板を研磨加工することができることを確認している。実施例１、実施例２の研磨パッド１では、繰り返し研磨加工を行ったときでも同様の研磨性能の得られることが確認された。このことから、微粒子３が窪み３ｂに研磨成分５を有することで、スラリを用いない場合でも十分な研磨性能を得ることができ、研磨効率および研磨精度を長時間維持できることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は発泡構造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研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するため、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】
【００７７】
【図１】本発明を適用した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に含有された微粒子を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施形態の研磨パッドの第１の製造方法の要部を示す工程図である。
【図４】研磨パッドの第１の製造方法で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。
【図５】研磨パッドの第２の製造方法の要部を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 研磨パッド
２ ポリウレタンシート（ポリウレタン体）
３ 微粒子
３ａ 外殻
３ｂ 窪み（中空部）
４ 開孔
５ 研磨成分
６ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン体を備えた研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン体中には樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されていることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記微粒子は、中空部に研磨加工に寄与する研磨成分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３】
前記研磨成分は、界面活性剤、アルカリ物質、酸物質、酸化剤、ｐＨ調整剤およびキレート剤から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記アルカリ物質は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウムおよび水酸化セシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記研磨成分は、前記微粒子の１００部に対して５部〜５０部の重量割合であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記ポリウレタン体は、表面に平均開孔径が１μｍ〜１５０μｍの開孔が形成されて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】
前記微粒子は、前記ポリウレタン体の１００部に対して５部〜５０部の重量割合で分散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】
前記微粒子は、半球体状または半多面体状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９】
ポリウレタン体を備えた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、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、をそれぞれ準備する準備ステップと、
前記準備ステップで準備された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を略均一に混合した混合液を調製し、前記混合液から前記微粒子が分散されたポリウレタン体を乾式成形する成形ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
ポリウレタン体を備えた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の反応生成物を溶解可能な有機溶媒と、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する調製ステップと、
前記調製ステップで調製された混合液をシート状に展延し、前記混合液から前記有機溶媒を脱溶媒させて前記微粒子が分散されたポリウレタン体を形成する形成ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１】
ポリウレタン体を備えた研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン体中には樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子が分散されていることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記微粒子は、中空部に研磨加工に寄与する研磨成分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３】
前記研磨成分は、界面活性剤、アルカリ物質、酸物質、酸化剤、ｐＨ調整剤およびキレート剤から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記アルカリ物質は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウムおよび水酸化セシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記研磨成分は、前記微粒子の１００部に対して５部〜５０部の重量割合であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記ポリウレタン体は、表面に平均開孔径が１μｍ〜１５０μｍの開孔が形成されて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】
前記微粒子は、前記ポリウレタン体の１００部に対して５部〜５０部の重量割合で分散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】
前記微粒子は、半球体状または半多面体状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９】
ポリウレタン体を備えた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、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、をそれぞれ準備する準備ステップと、
前記準備ステップで準備された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を略均一に混合した混合液を調製し、前記混合液から前記微粒子が分散されたポリウレタン体を乾式成形する成形ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
ポリウレタン体を備えた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の反応生成物を溶解可能な有機溶媒と、樹脂製の外殻に開口部が形成された中空状の微粒子と、を略均一に混合した混合液を調製する調製ステップと、
前記調製ステップで調製された混合液をシート状に展延し、前記混合液から前記有機溶媒を脱溶媒させて前記微粒子が分散されたポリウレタン体を形成する形成ステップと、
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２００９−２４８１９１（Ｐ２００９−２４８１９１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９４５６６（Ｐ２００８−９４５６６）
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【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２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【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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