研磨パッドの製造方法
【課題】発泡構造を均一化す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は発泡構造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、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Ｐを有している。ポリウレタンシート２には、半球体状で樹脂製の外殻を有する微粒子３が略均等、略均一に分散されている。外殻の中央部には中空状の窪みが形成されている。微粒子３の窪みには発泡成分が配されている。ポリウレタンシート２の内部には、微粒子３の窪みに配した発泡成分により気孔６が略均等かつ略均一に形成されている。微粒子３は気孔６に内包されている。発泡成分が発生するガスの分で気孔６が形成される。
【解決手段】研磨パッド１は発泡構造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、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Ｐを有している。ポリウレタンシート２には、半球体状で樹脂製の外殻を有する微粒子３が略均等、略均一に分散されている。外殻の中央部には中空状の窪みが形成されている。微粒子３の窪みには発泡成分が配されている。ポリウレタンシート２の内部には、微粒子３の窪みに配した発泡成分により気孔６が略均等かつ略均一に形成されている。微粒子３は気孔６に内包されている。発泡成分が発生するガスの分で気孔６が形成される。
【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。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、研磨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】
半導体デバイスの製造には、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中に直径が数百μｍ程度に及ぶ巨大発泡が形成され、発泡構造が不均一となるおそれがある。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し、開孔を形成するが、ポリウレタン体中に水溶性微粒子を均一分散させるのは容易でなく、開孔径が不均一になりやすい。また、水溶性微粒子が水分を持ち込みやすいため、ポリウレタン体中に巨大発泡が形成され、発泡構造が不均一となるおそれがある。従って、これらの技術による研磨パッドは、研磨パッドの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、供給した砥粒が開孔内で二次凝集を起こし、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、発泡構造を均一化す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は、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が内部に略均等に分散されており、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されたものであることを特徴とする。
【０００９】
第１の態様では、ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されているので、ポリウレタン体の発泡構造を均一化することができる。
【００１０】
第１の態様において、ポリウレタン体の表面が研削処理されて該表面に開孔が形成されていれば、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。また、発泡成分を、常温で固体であり１００℃〜２６０℃でガスを発生する化学発泡剤、水を保持させた水溶性物質および水から選択される少なくとも１種とすることができる。このとき、化学発泡剤を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種以上としてもよい。また、発泡成分を、樹脂微粒子の１００部に対して５部〜５０部の重量割合とすることが好ましい。ポリウレタン体の表面に形成された開孔の平均開孔径を１０μｍ〜１５０μｍとすることができる。樹脂微粒子がポリウレタン体の１００部に対して５部〜５０部の重量割合で分散されていることが好ましい。
【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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、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、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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、ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されているので、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、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、半球体状の樹脂製外殻を有する中空状で該中空部分に発泡成分を配した微粒子（樹脂微粒子）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。
【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。微粒子３の中空部分に配した発泡成分により、ポリウレタンシート２の内部に気孔６が略均等かつ略均一に形成されている。このため、ポリウレタンシート２は発泡構造を呈している。微粒子３の中空部分に配した発泡成分により気孔６が形成されるため、微粒子３が気孔６に内包されている。なお、図１では、１つの気孔６のみに微粒子３が内包された状態を示し、残りの気孔６では内包された微粒子３を捨象して示している。
【００１７】
図２に示すように、微粒子３は、樹脂製で半球体状の外殻３ａ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分割されて開口が形成されたような椀状を呈している。微粒子３は、開口部分の外径（粒径）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３は、窪み３ｂに、ポリウレタン成形体の形成時にガスを発生して気孔形成する発泡成分５が配されている。発泡成分５は、微粒子３の１００部に対して５〜５０部の重量割合で窪み３ｂに保持されている。発泡成分５が少なすぎると気孔形成が不十分となり、反対に多すぎると形成される気孔６の大きさにバラツキが生じやすくなる。換言すれば、発泡成分５は、微粒子３の粒径とほぼ同じ大きさの気孔６を形成するのに要する量に調整されている。
【００１８】
図１に示すように、ポリウレタンシート２は、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に気孔６が開孔した開孔４が形成されている。開孔４は、発泡成分５により形成される気孔６が微粒子３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。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。このような気孔６が形成されたポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が１０〜９０度の範囲を示す。
【００１９】
発泡成分５には、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、水を保持させた水溶性物質および水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。ポリウレタン成形体の形成時に、発泡成分５の分解や気化等で発生するガスにより気孔６が形成される。
【００２０】
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成形体の形成時に早期に分解が開始するため気孔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成形体が形成されても分解せず気孔６が形成されなくなるため好ましくない。
【００２１】
また、水溶性物質としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルキチン、デキストリン、シクロデキストリン等の水溶性多糖類およびその誘導体、キトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ショ糖、ブドウ糖等のオリゴ糖や単糖類、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、酢酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、リン酸カリウムといったアルカリ成分、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等のカチオン系、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、リン酸エステル塩等のアニオン系、および、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の界面活性剤、アミノ酸やタンパク質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル酸等を挙げることができる。これらの水溶性物質は、水分を保持しやすいため、ポリウレタン成形体の形成時に水溶性物質に保持された水分が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６が形成される。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
（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。
【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、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。また、温度上昇により発泡成分５が発泡してしまい気孔６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。
【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。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。
【００２９】
また、窪み３ｂに発泡成分５を配した微粒子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で半球体状の外殻３ｂを有する中空状の微粒子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の範囲を調整することができる。得られた微粒子３を、発泡成分５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３ｂから気泡が抜け出し、発泡成分５が窪み３ｂに入り込む。微粒子３の粒径範囲を調整することで、窪み３ｂの大きさがほぼ同じとなるように形成されるため、窪み３ｂに発泡成分５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、発泡成分５として、化学発泡剤が用いられている。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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の分散状態にバラツキが生じる。また、温度上昇により発泡成分５が発泡してしまい気孔６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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。また、この反応により生じた反応熱により微粒子３の窪み３ｂに配された発泡成分５がガスを発生する。微粒子３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、気孔６が略均等かつ略均一に形成される。
【００３５】
（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。硬化成型工程で気孔６が略均等、略均一に形成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１０〜１５０μｍの範囲となる。
【００３６】
（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。
【００３７】
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４に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。
【００３８】
（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、同じ物質については説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。すなわち、混合工程で調製した混合液を、常温下で塗布装置によりシート基材に略均等、略均一に塗布する。塗布装置には、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。
【００４２】
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され、熱風乾燥機での加熱により微粒子３の窪み３ｂに配された発泡成分５がガスを発生し気孔６が形成される。
【００４３】
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形成された気孔６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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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（開口部分の外径）が上述した範囲に設定されている。また、微粒子３の窪み３ｂに配された発泡成分５により気孔６が形成されている。このため、発泡成分５が発生するガスの分で気孔６が形成されるので、巨大発泡の形成が抑制されポリウレタンシート２の発泡構造を均一化することができる。研磨面Ｐでは気孔６が開孔した開孔４が形成されている。研磨加工時にはポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側が摩耗し、また、研磨効率を向上させるため、研磨面Ｐがドレス処理で粗面化される。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の近傍に形成された気孔６が開孔して開孔４が順次形成される。これにより、外部から供給された研磨液（スラリ）が開孔４に保持されつつ研磨加工されるため、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。
【００４６】
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、気孔６が略均等かつ略均一に形成され、ポリウレタンシート２の内部に形成される気孔６の割合、ひいては、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、研磨パッド１および被研磨物間にスラリが略均等に供給されるので、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、研磨加工時に研磨面Ｐに露出した外殻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が半球体状のため、このような問題を回避することができる。
【００４７】
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の窪み３ｂに配される発泡成分５が、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。窪み部３ｂに配されることで、発泡成分５を微量でかつ量的なバラツキを少なくすることができる。このため、発泡成分５がガスを発生しても形成される気孔６の大きさが制限される。また、気孔６が形成されるときには、架橋硬化反応や脱溶媒反応により硬化成形が進行しているため、気孔６の巨大化が抑制される。これにより、気孔６の大きさが均一化され気孔６の開孔で形成される開孔４の大きさが均一化されるので、研磨パッド１および被研磨物間へのスラリ供給を均等化し、被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００４８】
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１０〜１５０μｍに調整される。このため、窪み３ｂに配された発泡成分５により形成される気孔６がほぼ球状となり微粒子３の粒径とほぼ同じ大きさで形成されるので、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。
【００４９】
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気孔６が略均等かつ略均一に形成されているため、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で気孔６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。
【００５０】
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。
【００５１】
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の窪み３ｂに配された発泡成分５により気孔６が略均等かつ略均一に形成されている。このため、研磨加工時に研磨面Ｐに形成される開孔４の大きさや分散状態が均一化、均等化されるので、スラリ保持性を確保し被研磨物の平坦性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。
【００５２】
なお、本実施形態では、微粒子３の窪み３ｂに発泡成分５を配する例を示し、発泡成分５として化学発泡剤を例示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、水を保持させた水溶性物質や水自体を窪み３ｂに配することも可能である。水溶性物質を窪み３ｂに配した微粒子３は、一例として、微粒子３を水溶性物質の水溶液に浸漬し、減圧下で攪拌、混合した後、適度な水分を残した状態まで乾燥させることで得られる。また、水自体を窪み３ｂに配した微粒子３は、一例として、微粒子３を水に湿らせて水分を適度に調整することで得られる。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、化学発泡剤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、微粒子３に配される水溶性物質や水の量が制限されるため、ポリウレタン成形体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３の大きさや発泡成分５の配合割合についても特に制限されるものではなく、発泡成分５のガス発生量を考慮して調製するようにすればよい。
【００５３】
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、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。
【００５４】
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。
【００５５】
また更に、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。
【００５６】
更にまた、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。
【００５７】
また、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。
【００５８】
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。
【００５９】
また更に、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。
【００６０】
更にまた、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。
【００６１】
また、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】
【００６２】
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。
【００６３】
（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７μｍの外殻３ａを有機シリコーン系重合体で形成し、窪み３ｂに発泡成分５として、化学発泡剤のアゾジカルボンアミドを配した。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。
【００６４】
（実施例２、実施例３）
実施例２、実施例３では、発泡成分５を変える以外は実施例１と同様にして研磨パッド１を作製した。発泡成分５として、実施例２では水分を保持させたカルボキシメチルセルロース、実施例３では水をそれぞれ用いた。
【００６５】
（実施例４）
実施例４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、実施例１で用いた微粒子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。
【００６６】
（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。
【００６７】
（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。
【００６８】
【表１】
【００６９】
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に発泡成分５を配した微粒子３が分散された実施例１〜実施例４の研磨パッド１では、平均開孔径が８．９〜９．７μｍを示した。このことから、発泡成分５により気孔６を形成させたポリウレタンシート２でも研磨面Ｐにおける開孔４の大きさに差異が生じないことが判った。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〜実施例３のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が７２．８〜７５．２度、密度が０．６２８〜０．６５４ｇ／ｃｍ３を示したのに対し、第２の製造方法で作製した実施例４のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が６４．９度、密度が０．６５９ｇ／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。
【００７０】
（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。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）
【００７１】
【表２】
【００７２】
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。これに対して、窪み３ｂに発泡成分５を配した半球体状の微粒子３が分散された実施例１〜実施例４の研磨パッド１では、研磨レートが０．１９４〜０．１９９μｍ／ｍｉｎと向上し、スクラッチは認められなかった。また、研磨加工を繰り返したときに、比較例１の研磨パッドでは比較的早期に開孔の目詰まりが認められたのに対し、実施例１〜実施例４の研磨パッド１では目詰まりが生じ難く長時間に亘り研磨性能を維持できることが確認された。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。従って、微粒子３に配した発泡成分５で気孔６を形成することで、十分な研磨性能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】
【００７３】
本発明は発泡構造を均一化す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】
【００７４】
【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分散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】
【００７５】
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（樹脂微粒子）
３ａ 外殻
３ｂ 窪み（中空部分）
５ 発泡成分
６ 気孔
【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。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、研磨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】
半導体デバイスの製造には、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中に直径が数百μｍ程度に及ぶ巨大発泡が形成され、発泡構造が不均一となるおそれがある。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し、開孔を形成するが、ポリウレタン体中に水溶性微粒子を均一分散させるのは容易でなく、開孔径が不均一になりやすい。また、水溶性微粒子が水分を持ち込みやすいため、ポリウレタン体中に巨大発泡が形成され、発泡構造が不均一となるおそれがある。従って、これらの技術による研磨パッドは、研磨パッドの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、供給した砥粒が開孔内で二次凝集を起こし、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、発泡構造を均一化す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は、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が内部に略均等に分散されており、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されたものであることを特徴とする。
【０００９】
第１の態様では、ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されているので、ポリウレタン体の発泡構造を均一化することができる。
【００１０】
第１の態様において、ポリウレタン体の表面が研削処理されて該表面に開孔が形成されていれば、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。また、発泡成分を、常温で固体であり１００℃〜２６０℃でガスを発生する化学発泡剤、水を保持させた水溶性物質および水から選択される少なくとも１種とすることができる。このとき、化学発泡剤を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種以上としてもよい。また、発泡成分を、樹脂微粒子の１００部に対して５部〜５０部の重量割合とすることが好ましい。ポリウレタン体の表面に形成された開孔の平均開孔径を１０μｍ〜１５０μｍとすることができる。樹脂微粒子がポリウレタン体の１００部に対して５部〜５０部の重量割合で分散されていることが好ましい。
【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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、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、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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、ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されているので、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、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、半球体状の樹脂製外殻を有する中空状で該中空部分に発泡成分を配した微粒子（樹脂微粒子）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。
【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。微粒子３の中空部分に配した発泡成分により、ポリウレタンシート２の内部に気孔６が略均等かつ略均一に形成されている。このため、ポリウレタンシート２は発泡構造を呈している。微粒子３の中空部分に配した発泡成分により気孔６が形成されるため、微粒子３が気孔６に内包されている。なお、図１では、１つの気孔６のみに微粒子３が内包された状態を示し、残りの気孔６では内包された微粒子３を捨象して示している。
【００１７】
図２に示すように、微粒子３は、樹脂製で半球体状の外殻３ａ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分割されて開口が形成されたような椀状を呈している。微粒子３は、開口部分の外径（粒径）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３は、窪み３ｂに、ポリウレタン成形体の形成時にガスを発生して気孔形成する発泡成分５が配されている。発泡成分５は、微粒子３の１００部に対して５〜５０部の重量割合で窪み３ｂに保持されている。発泡成分５が少なすぎると気孔形成が不十分となり、反対に多すぎると形成される気孔６の大きさにバラツキが生じやすくなる。換言すれば、発泡成分５は、微粒子３の粒径とほぼ同じ大きさの気孔６を形成するのに要する量に調整されている。
【００１８】
図１に示すように、ポリウレタンシート２は、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に気孔６が開孔した開孔４が形成されている。開孔４は、発泡成分５により形成される気孔６が微粒子３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。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。このような気孔６が形成されたポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が１０〜９０度の範囲を示す。
【００１９】
発泡成分５には、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、水を保持させた水溶性物質および水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。ポリウレタン成形体の形成時に、発泡成分５の分解や気化等で発生するガスにより気孔６が形成される。
【００２０】
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成形体の形成時に早期に分解が開始するため気孔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成形体が形成されても分解せず気孔６が形成されなくなるため好ましくない。
【００２１】
また、水溶性物質としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルキチン、デキストリン、シクロデキストリン等の水溶性多糖類およびその誘導体、キトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、ショ糖、ブドウ糖等のオリゴ糖や単糖類、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、酢酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、リン酸カリウムといったアルカリ成分、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等のカチオン系、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、リン酸エステル塩等のアニオン系、および、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の界面活性剤、アミノ酸やタンパク質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル酸等を挙げることができる。これらの水溶性物質は、水分を保持しやすいため、ポリウレタン成形体の形成時に水溶性物質に保持された水分が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６が形成される。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
（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。
【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、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。また、温度上昇により発泡成分５が発泡してしまい気孔６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。
【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。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。
【００２９】
また、窪み３ｂに発泡成分５を配した微粒子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で半球体状の外殻３ｂを有する中空状の微粒子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の範囲を調整することができる。得られた微粒子３を、発泡成分５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３ｂから気泡が抜け出し、発泡成分５が窪み３ｂに入り込む。微粒子３の粒径範囲を調整することで、窪み３ｂの大きさがほぼ同じとなるように形成されるため、窪み３ｂに発泡成分５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、発泡成分５として、化学発泡剤が用いられている。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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の分散状態にバラツキが生じる。また、温度上昇により発泡成分５が発泡してしまい気孔６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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。また、この反応により生じた反応熱により微粒子３の窪み３ｂに配された発泡成分５がガスを発生する。微粒子３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、気孔６が略均等かつ略均一に形成される。
【００３５】
（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。硬化成型工程で気孔６が略均等、略均一に形成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１０〜１５０μｍの範囲となる。
【００３６】
（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。
【００３７】
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４に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。
【００３８】
（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、同じ物質については説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。すなわち、混合工程で調製した混合液を、常温下で塗布装置によりシート基材に略均等、略均一に塗布する。塗布装置には、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。
【００４２】
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され、熱風乾燥機での加熱により微粒子３の窪み３ｂに配された発泡成分５がガスを発生し気孔６が形成される。
【００４３】
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形成された気孔６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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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（開口部分の外径）が上述した範囲に設定されている。また、微粒子３の窪み３ｂに配された発泡成分５により気孔６が形成されている。このため、発泡成分５が発生するガスの分で気孔６が形成されるので、巨大発泡の形成が抑制されポリウレタンシート２の発泡構造を均一化することができる。研磨面Ｐでは気孔６が開孔した開孔４が形成されている。研磨加工時にはポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側が摩耗し、また、研磨効率を向上させるため、研磨面Ｐがドレス処理で粗面化される。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の近傍に形成された気孔６が開孔して開孔４が順次形成される。これにより、外部から供給された研磨液（スラリ）が開孔４に保持されつつ研磨加工されるため、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。
【００４６】
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、気孔６が略均等かつ略均一に形成され、ポリウレタンシート２の内部に形成される気孔６の割合、ひいては、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、研磨パッド１および被研磨物間にスラリが略均等に供給されるので、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、研磨加工時に研磨面Ｐに露出した外殻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が半球体状のため、このような問題を回避することができる。
【００４７】
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の窪み３ｂに配される発泡成分５が、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。窪み部３ｂに配されることで、発泡成分５を微量でかつ量的なバラツキを少なくすることができる。このため、発泡成分５がガスを発生しても形成される気孔６の大きさが制限される。また、気孔６が形成されるときには、架橋硬化反応や脱溶媒反応により硬化成形が進行しているため、気孔６の巨大化が抑制される。これにより、気孔６の大きさが均一化され気孔６の開孔で形成される開孔４の大きさが均一化されるので、研磨パッド１および被研磨物間へのスラリ供給を均等化し、被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００４８】
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１０〜１５０μｍに調整される。このため、窪み３ｂに配された発泡成分５により形成される気孔６がほぼ球状となり微粒子３の粒径とほぼ同じ大きさで形成されるので、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。
【００４９】
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気孔６が略均等かつ略均一に形成されているため、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で気孔６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。
【００５０】
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。
【００５１】
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の窪み３ｂに配された発泡成分５により気孔６が略均等かつ略均一に形成されている。このため、研磨加工時に研磨面Ｐに形成される開孔４の大きさや分散状態が均一化、均等化されるので、スラリ保持性を確保し被研磨物の平坦性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。
【００５２】
なお、本実施形態では、微粒子３の窪み３ｂに発泡成分５を配する例を示し、発泡成分５として化学発泡剤を例示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、水を保持させた水溶性物質や水自体を窪み３ｂに配することも可能である。水溶性物質を窪み３ｂに配した微粒子３は、一例として、微粒子３を水溶性物質の水溶液に浸漬し、減圧下で攪拌、混合した後、適度な水分を残した状態まで乾燥させることで得られる。また、水自体を窪み３ｂに配した微粒子３は、一例として、微粒子３を水に湿らせて水分を適度に調整することで得られる。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、化学発泡剤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、微粒子３に配される水溶性物質や水の量が制限されるため、ポリウレタン成形体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３の大きさや発泡成分５の配合割合についても特に制限されるものではなく、発泡成分５のガス発生量を考慮して調製するようにすればよい。
【００５３】
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、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。
【００５４】
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。
【００５５】
また更に、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。
【００５６】
更にまた、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。
【００５７】
また、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。
【００５８】
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。
【００５９】
また更に、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。
【００６０】
更にまた、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。
【００６１】
また、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】
【００６２】
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。
【００６３】
（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７μｍの外殻３ａを有機シリコーン系重合体で形成し、窪み３ｂに発泡成分５として、化学発泡剤のアゾジカルボンアミドを配した。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。
【００６４】
（実施例２、実施例３）
実施例２、実施例３では、発泡成分５を変える以外は実施例１と同様にして研磨パッド１を作製した。発泡成分５として、実施例２では水分を保持させたカルボキシメチルセルロース、実施例３では水をそれぞれ用いた。
【００６５】
（実施例４）
実施例４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、実施例１で用いた微粒子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。
【００６６】
（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。
【００６７】
（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。
【００６８】
【表１】
【００６９】
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に発泡成分５を配した微粒子３が分散された実施例１〜実施例４の研磨パッド１では、平均開孔径が８．９〜９．７μｍを示した。このことから、発泡成分５により気孔６を形成させたポリウレタンシート２でも研磨面Ｐにおける開孔４の大きさに差異が生じないことが判った。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〜実施例３のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が７２．８〜７５．２度、密度が０．６２８〜０．６５４ｇ／ｃｍ３を示したのに対し、第２の製造方法で作製した実施例４のポリウレタンシート２では、ショアＡ硬度が６４．９度、密度が０．６５９ｇ／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。
【００７０】
（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。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）
【００７１】
【表２】
【００７２】
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。これに対して、窪み３ｂに発泡成分５を配した半球体状の微粒子３が分散された実施例１〜実施例４の研磨パッド１では、研磨レートが０．１９４〜０．１９９μｍ／ｍｉｎと向上し、スクラッチは認められなかった。また、研磨加工を繰り返したときに、比較例１の研磨パッドでは比較的早期に開孔の目詰まりが認められたのに対し、実施例１〜実施例４の研磨パッド１では目詰まりが生じ難く長時間に亘り研磨性能を維持できることが確認された。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。従って、微粒子３に配した発泡成分５で気孔６を形成することで、十分な研磨性能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】
【００７３】
本発明は発泡構造を均一化す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】
【００７４】
【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分散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】
【００７５】
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（樹脂微粒子）
３ａ 外殻
３ｂ 窪み（中空部分）
５ 発泡成分
６ 気孔
【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は、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が内部に略均等に分散されており、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されたものであることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記ポリウレタン体は、表面が研削処理されており、該表面に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３】
前記発泡成分は、常温で固体であり１００℃〜２６０℃でガスを発生する化学発泡剤、水を保持させた水溶性物質および水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１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記化学発泡剤は、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】
前記発泡成分は、前記樹脂微粒子の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１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記ポリウレタン体は、前記表面に形成された開孔の平均開孔径が１０μｍ〜１５０μｍ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７】
前記樹脂微粒子は、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】
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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、
イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、
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、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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は、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が内部に略均等に分散されており、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されたものであることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記ポリウレタン体は、表面が研削処理されており、該表面に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３】
前記発泡成分は、常温で固体であり１００℃〜２６０℃でガスを発生する化学発泡剤、水を保持させた水溶性物質および水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１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記化学発泡剤は、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】
前記発泡成分は、前記樹脂微粒子の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１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記ポリウレタン体は、前記表面に形成された開孔の平均開孔径が１０μｍ〜１５０μｍ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７】
前記樹脂微粒子は、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】
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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、
イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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、前記ポリウレタン体が、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が内部に略均等に分散され、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成された研磨パッドの製造方法において、
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、前記発泡成分を中空部分に配した樹脂微粒子と、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樹脂微粒子が分散され前記発泡成分により気孔形成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２００９−２７９６８０（Ｐ２００９−２７９６８０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３２２５０（Ｐ２００８−１３２２５０）
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【特許番号】特許第４２９４０７６号（Ｐ４２９４０７６）
【特許公報発行日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【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１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【特許番号】特許第４２９４０７６号（Ｐ４２９４０７６）
【特許公報発行日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【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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