研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
【課題】スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦性が得られる研磨を、研磨レートを長時間低下させずに行うことができる研磨パッドを提供することを目的とする。
【解決手段】平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束１から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体２とを含有し、高分子弾性体２の一部が繊維束１の内部に存在して極細単繊維を集束しており、厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の範囲である研磨パッドを用いる。
【解決手段】平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束１から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体２とを含有し、高分子弾性体２の一部が繊維束１の内部に存在して極細単繊維を集束しており、厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の範囲である研磨パッドを用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッド、詳しくは、半導体ウエハ、半導体デバイス、シリコンウエハ、ハードディスク、ガラス基板、光学製品、または、各種金属等を研磨するための研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高集積化及び多層配線化に伴い、集積回路が形成される半導体ウエハには、高精度の平坦性が求められている。
【０００３】
半導体ウエハを研磨するための研磨法としては、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）が知られている。ＣＭＰは、被研磨基材表面を、砥粒のスラリーを滴下しながら研磨パッドにより研磨する方法である。
【０００４】
下記特許文献１〜４は、ＣＭＰに用いられる研磨パッドとして、２液硬化型ポリウレタンを発泡成形することによって製造される、独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドを開示する。このような研磨パッドは、後述する不織布タイプの研磨パッドに比べて剛性が高いことから、高精度の平坦性が要求される半導体ウエハの研磨などに好ましく用いられている。
【０００５】
独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドは、例えば、２液硬化型ポリウレタンを注型発泡成形することにより製造される。このような研磨パッドは比較的高い剛性を有するために、研磨時に、被研磨基材の凸部に対して選択的に荷重が掛かりやすくなり、その結果、研磨レート（研磨速度）が比較的高くなる。しかしながら、凝集した砥粒が研磨面に存在する場合には、凝集した砥粒に対しても荷重が選択的に掛かるために、研磨面に傷（スクラッチ）が付きやすくなる。特に、非特許文献１に記載されているように、スクラッチが付き易い銅配線を有する基材や、界面の接着性が弱い低誘電率材料を研磨する場合には、傷や界面剥離が特に発生しやすくなる。また、注型発泡成形においては、高分子弾性体を均質に発泡させることが難しいために、被研磨基材の平坦性や、研磨時の研磨レートがばらつきやすい。さらに、独立孔を有する研磨パッドにおいては、独立孔に由来する空隙に砥粒や研磨屑が目詰まりすることにより、研磨が進行するにつれて、研磨レートが低下する。
【０００６】
一方、別のタイプの研磨パッドとして、特許文献５〜１４は、ポリウレタン樹脂を不織布に含浸させ、湿式凝固させることにより得られる不織布タイプの研磨パッドを開示する。不織布タイプの研磨パッドは柔軟性に優れている。そのために、被研磨基材の研磨面に凝集した砥粒が存在する場合には、研磨パッドが変形することにより、凝集した砥粒に荷重が選択的に掛かることを抑制する。しかしながら、不織布タイプの研磨パッドは、柔軟であるために、研磨レートが低い。また、研磨パッドが被研磨基材の表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能（被研磨基材を平坦にする特性）が得られない。
【０００７】
このような不織布タイプの研磨パッドにおいて、近年、より高い平坦化性能を得ること等を目的とする、極細繊維束から形成される不織布を用いて得られる不織布タイプの研磨パッドが知られている（例えば、下記特許文献１５〜１８）。具体的には、例えば、特許文献１５には、平均繊度が０．０００１〜０．０１ｄｔｅｘのポリエステル極細繊維束が絡合してなる不織布と、その不織布内部空間に存在するポリウレタンを主成分とした高分子弾性体とから構成されるシート状物からなる研磨パッドが記載されている。このような研磨パッドによれば、従来よりも高精度な研磨加工が実現されることが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１５〜１８に記載されたような研磨パッドにおいては、繊度の小さい短繊維の極細繊維をニードルパンチ処理することにより得られる不織布を用いているために、見掛け密度が低く、空隙率も高かった。そのために、柔らかく剛性が低い研磨パッドしか得られず、そのために、表面形状に追従して変形するために、充分に高い平坦化性能が得られなかった。
【特許文献１】特開２０００−１７８３７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８０３４号公報
【特許文献３】特開２００１−８９５４８号公報
【特許文献４】特開平１１−３２２８７８号公報
【特許文献５】特開２００２−９０２６号公報
【特許文献６】特開平１１−９９４７９号公報
【特許文献７】特開２００５−２１２０５５号公報
【特許文献８】特開平３−２３４４７５号公報
【特許文献９】特開平１０−１２８６７４号公報
【特許文献１０】特開２００４−３１１７３１号公報
【特許文献１１】特開平１０−２２５８６４号公報
【特許文献１２】特表２００５−５１８２８６号公報
【特許文献１３】特開２００３−２０１６７６号公報
【特許文献１４】特開２００５−３３４９９７号公報
【特許文献１５】特開２００７−５４９１０号公報
【特許文献１６】特開２００３−１７０３４７号公報
【特許文献１７】特開２００４−１３０３９５号公報
【特許文献１８】特開２００２−１７２５５５号公報
【非特許文献１】柏木正弘ら、「ＣＭＰのサイエンス」、株式会社サイエンスフォーラム、1997年8月20日、p.113〜119
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦性が得られる研磨を、研磨レートを長時間低下させずに行うことができる研磨パッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
極細繊維は非常に柔らかいために、従来から知られている、極細繊維からなる不織布に高分子弾性体を含浸させることにより得られるような研磨パッドは、剛性が低かった。本発明者らは、繊維の曲げ弾性が繊維直径の４乗に比例することに着目した。そして、繊維束を構成する極細単繊維を集束させて一本の太い繊維のような状態で存在させることにより、高い剛性を有する研磨パッドが得られると考えた。このように、極細単繊維を集束させて得られる繊維束を、一本の太い繊維のような状態で存在させることにより、高い剛性を有する研磨パッドが得られる。また、これにより研磨パッドの空隙率を低下させることができるために、研磨パッドの剛性がさらに高くなる。一方、研磨パッドの表面においては、集束された極細単繊維の繊維束がある程度の大きさの凹凸を形成するとともに、研磨の際に、繊維束が分繊またはフィブリル化することにより繊維密度の高い極細単繊維が形成されるために、被研磨基材との接触面積が大きくなるとともに、砥粒スラリーの保持率が高くなって、研磨レートが高まる。
【００１１】
すなわち、本発明の研磨パッドは、平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体とを含有し、前記高分子弾性体の一部が前記繊維束の内部に存在して、前記極細単繊維を集束しており、厚み方向断面における存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、空隙を除いた部分の体積割合（以下、研磨パッド充填率ともいう）が５５〜９５％の範囲であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の研磨パッドは、極細単繊維からなる繊維束から形成された繊維絡合体を含有し、繊維束を構成する極細単繊維は高分子弾性体により集束されている。このように集束された極細単繊維からなる繊維束は、あたかも１本の太い繊維のような剛性を維持することができる。また、極細単繊維の繊維密度が高いために、研磨の際に、研磨パッドの表面において繊維束が分繊またはフィブリル化することにより、表面に高い繊維密度の極細単繊維が形成される。この研磨パッド表面に形成される極細単繊維は均一且つ多量に砥粒を保持し、さらに、被研磨基材に対して高い接触面積を維持することができる。さらに、表面の極細単繊維により、表面がソフトになるために、スクラッチが生じにくくなる。また、研磨パッド充填率が高い、言い換えれば、研磨パッド中の空隙率が低いために、表面の空隙に砥粒が目詰まりしにくくなる。これにより、砥粒スラリーを極細単繊維に充分保持させることができる。その結果、長時間使用しても研磨レートが低下せず（以下、この特性を研磨安定性ともいう）に、高い平坦化性能を有する研磨パッドが得られる。
【００１３】
また、本発明の研磨パッドは、断面積が４０μｍ２以上である繊維束を含有することが、研磨パッドの剛性を充分に維持することができる点から好ましい。
【００１４】
また、繊維束の合計束数に対する、断面積４０μｍ２以上である繊維束の割合が２５％以上であることが、より高い剛性を維持することができる点から好ましい。
【００１５】
また、繊維束の平均断面積が８０μｍ２／束以上であることが、より剛性が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【００１６】
また、前記繊維束の内部に存在する高分子弾性体が非多孔質状である場合には、極細単繊維がより強固に集束されることにより、より剛性の高い繊維束が形成される点から好ましい。
【００１７】
また、複数の繊維束同士が非多孔質状の高分子弾性体により結着されていることが好ましい。このように複数の繊維束同士が非多孔質状の高分子弾性体により結着されていることにより、複数の繊維束同士が互いに拘束し合い、研磨パッドの形態安定性を高める点から好ましい。
【００１８】
また、前記研磨パッドの見掛け密度は、０．７ｇ／ｃｍ３以上、さらには、０．８ｇ／ｃｍ３以上であることが、より剛性が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【００１９】
また、研磨パッドの５０℃における貯蔵弾性率が１００〜８００ＭＰａの範囲であることが、研磨時における剛性を充分に維持することにより、より平坦化性能に優れた研磨パッドが得られる。
【００２０】
また、前記繊維束の平均繊維長が１００ｍｍ以上である場合には、極細単繊維の密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性をより高めることができる点、及び、繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。
【００２１】
また、前記繊維絡合体は、空隙を除いた部分の体積割合（以下、繊維絡合体充填率とも言う）が３５％以上であることが、研磨パッド表面に砥粒スラリーを充分に保持するための適度な凹凸が形成される点から好ましい。
【００２２】
また、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さが、５ｍｍ以上であることが好ましい。研磨パッドがこのような吸水特性を有する場合には、研磨パッドが適度な連通孔を有すると考えられる。そして、このような連通孔の存在により、砥粒スラリーを充分に保持することができる。
【００２３】
また、研磨パッドは、少なくとも一表面に、極細単繊維が計６００本／ｍｍ２以上存在することが、砥粒保持性及びスクラッチ抑制性に優れる点から好ましい。
【００２４】
また、前記極細単繊維がポリエステル系繊維であり、前記高分子弾性体がポリウレタン系高分子弾性体であることが、極細単繊維と高分子弾性体との接着性が高く、また、機械的特性にも優れているために、剛性の高い研磨パッドが得られやすい点から好ましい。
【００２５】
また、前記繊維絡合体と前記高分子弾性体との比率は、質量比で９０／１０〜５５／４５の範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の研磨パッドの製造方法は、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えることを特徴とする。このような製造方法によれば、集束された極細単繊維の繊維束から形成される繊維密度の高い繊維絡合体が得られる。また、このような製造方法によれば、複数の繊維束同士が互いに結着されており、また、空隙が少なく（言い換えれば、空隙を除いた部分の体積割合が高く）、剛性に優れた研磨パッドが得られる。
【００２７】
また、前記製造方法においては、前記湿熱収縮処理工程と繊維絡合体形成工程との間に、湿熱収縮されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより繊維束を結着させる繊維束結着工程をさらに備えることが好ましい。このような工程を設けることにより、複数の繊維束同士を効率よく結着させることができる。
【００２８】
前記水溶性熱可塑性樹脂はポリビニルアルコール系樹脂であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂がポリビニルアルコール系樹脂である場合には、海島型複合繊維からポリビニルアルコール系樹脂を溶解するときに、極細単繊維が大きく捲縮する。これにより、繊維密度が緻密になるために、繊維密度の高い繊維絡合体が得られる。
また、前記ウェブ製造工程がスパンボンド法により前記長繊維ウェブを製造する工程であることが、製造が容易である点から好ましい。
【００２９】
また、前記高分子弾性体の水性液がポリウレタン樹脂の水性懸濁液であることが、高分子弾性体の高濃度の含浸が可能であるために、研磨パッド充填率を高めやすい点から好ましい。
【００３０】
また、前記湿熱収縮処理工程が、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる工程であることが、繊維絡合体充填率や研磨パッド充填率を高めやすい点、及び、極細単繊維を高分子弾性体により集束させやすい点から好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦性が得られる研磨を、長時間行うことができる研磨パッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
［研磨パッドの構成］
本実施形態の研磨パッドを添付する図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の研磨パッド１０の模式図を示す。図２は研磨パッド１０の部分拡大模式図、図３は繊維束の断面模式図である。図１、図２、及び図３中、１は極細単繊維から形成された繊維束、２は高分子弾性体、３は極細単繊維、４は空隙であり、４ａは空隙４から形成される連通孔である。また、５は極細単繊維３からなる繊維束１により形成された繊維絡合体である。
【００３３】
繊維束１は０．０１〜３０μｍ２の範囲の平均断面積を有する一群の極細単繊維３から形成されている。また、図３に示すように、極細単繊維３は繊維束１の内部空間に存在する高分子弾性体２により集束されている。また、複数の繊維束１同士は、高分子弾性体２により結着されている。そして、繊維絡合体５は、繊維束１が絡合するように形成されている。また、繊維束１は、断面積が４０μｍ２以上になるような繊維束を含有することが好ましい。そして、任意の厚み方向断面において観察される繊維束１の束密度は６００束／ｍｍ２以上である。また、研磨パッド１０は、空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の割合、すなわち、空隙率が５〜４５％の割合で空隙４が存在している。空隙４の一部は、研磨パッド１０の内部を連通するような連通孔４ａを形成していてもよい。
【００３４】
本実施形態の研磨パッドは、極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体を含有し、また、高い繊維密度と低い空隙率を備えている。さらに、繊維束を構成する極細単繊維は、高分子弾性体により集束されており、好ましくは、繊維束同士も結着されている。このような構成によれば、繊維束による補強効果と、高い研磨パッド充填率（すなわち低い空隙率）による補強効果により、研磨時に高い剛性を維持しうる研磨パッドが得られる。また、繊維密度が高いために、研磨の際に研磨パッドの表面に存在する繊維束が分繊またはフィブリル化することにより高い繊維密度の極細単繊維が形成される。この極細単繊維により被研磨基材との接触面積が高くなり、また、多量の砥粒スラリーを保持することができる。さらに、研磨の際に露出する極細単繊維により、研磨パッドの表面がソフトになるために、砥粒の凝集物が存在した場合に、該凝集物に選択的に荷重が掛かることを抑制することができ、それにより、被研磨基材にスクラッチが発生しにくくなる。
【００３５】
極細単繊維は、その平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲であり、好ましくは、０．１〜２０μｍ２の範囲である。前記極細単繊維の平均断面積が０．０１μｍ２未満の場合には、研磨パッドの表面近傍の極細単繊維が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下する。一方、前記極細単繊維の平均断面積が３０μｍ２を超える場合には、研磨パッドの表面が粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、繊維表面に凝集した砥粒がスクラッチを発生させやすくする。
【００３６】
繊維束の平均長さは、特に限定されないが、１００ｍｍ以上、さらには、２００ｍｍ以上であることが、極細単繊維の密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性を容易に高めることができる点、及び、繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。前記繊維束の長さが短すぎる場合には、極細単繊維の高密度化が困難で、また、充分に高い剛性が得られず、さらに、研磨中に極細単繊維が抜けやすくなる傾向がある。上限は、特に限定されず、例えば、後述するスパンボンド法により製造された不織布に由来する繊維絡合体を含有する場合には、物理的に切れていない限り、数ｍ、数百ｍ、数ｋｍあるいはそれ以上の繊維長の繊維束が含まれてもよい。
【００３７】
繊維絡合体は繊維束が絡合したものであり、繊維束を構成する極細単繊維は高分子弾性体により集束されている。
【００３８】
本実施形態における繊維束は、断面積が４０μｍ２以上の繊維束を含有することが好ましい。このような、太い繊維束を含有することにより、研磨パッドの剛性を高めることができる。なお、繊維束の断面積とは、繊維束断面における、繊維束を構成する極細単繊維及び繊維束内部に存在する高分子弾性体からなる断面の総面積である。
【００３９】
断面積が４０μｍ２以上である繊維束の割合としては、研磨パッドの厚み方向断面に存在する繊維束の断面のうち、断面積４０μｍ２以上である繊維束の断面の割合が２５％以上であることが好ましい。また、特に高い平坦性が要求されるシリコンウエハ用、半導体ウエハ用、半導体デバイス用の研磨パッドにおいては、４０％以上、さらには、５０％以上であること、とくには、１００％であることが好ましい。断面積４０μｍ２以上である繊維束の割合が低すぎる場合には、研磨レートが低下したり、平坦化性能が充分に高い研磨パッドが得られにくくなる傾向がある。
【００４０】
また、繊維束の平均断面積としては８０μｍ２以上、さらには、１００μｍ２以上、とくには、１２０μｍ２以上、であることが充分に剛性の高い研磨パッドが得られる点から好ましい。繊維束の平均断面積が小さすぎる場合には、高い剛性が充分に維持できなくなる傾向がある。
【００４１】
本実施形態における繊維絡合体は、一般的な不織布よりも高密度である。具体的には、繊維絡合体の空隙を除いた部分の体積割合（繊維絡合体充填率）が、３５％以上、さらには５０％以上、であって、９０％以下、さらには８０％以下であることが好ましい。前記繊維絡合体充填率が低すぎる場合には、繊維絡合体の表面形状が粗くなることにより、得られる研磨パッドの表面が粗くなって平坦化性能が低下する傾向があり、また、研磨の際に表出する研磨パッド表面の繊維密度が低くなる傾向がある。一方、前記繊維絡合体充填率が高すぎる場合には、繊維絡合体が緻密になり過ぎて、繊維束内部に高分子弾性体を充分に含浸させにくくなる。その結果、極細単繊維が充分に集束されなくなって、繊維が抜けて研磨の安定性が低下したり、脱落した繊維に砥粒が凝集したりする傾向がある。
【００４２】
本実施形態の研磨パッドを構成する極細単繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート等から形成される芳香族ポリエステル繊維；ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリヒドロキシブチレート−ポリヒドロキシバリレート共重合体等から形成される脂肪族ポリエステル繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６−１２等から形成されるポリアミド繊維；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、塩素系ポリオレフィンなどのポリオレフィン繊維；エチレン単位を２５〜７０モル％含有する変性ポリビニルアルコール等から形成される変性ポリビニルアルコール繊維；およびポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマー等から形成されるエラストマー繊維等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
前記極細単繊維の中でも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃以上、さらには６０℃以上であって、吸水率が４質量％以下、さらには２質量％以下の熱可塑性樹脂からなる繊維が特に好ましい。
【００４４】
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度がこのような範囲である場合には、より高い剛性を維持することができるために平坦化性能がさらに高くなり、また、研磨の際においても、剛性が経時的に低下することがなく、研磨安定性や研磨均一性に優れた研磨パッドが得られる。ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、工業的な製造上、３００℃以下、さらには、１５０℃以下であることが好ましい。
【００４５】
また、前記熱可塑性樹脂の吸水率が４質量％以下である場合には、研磨の際においても、研磨パッドが砥粒スラリーを吸収し過ぎないことにより、経時的な剛性の低下がより抑制される。このような場合には、経時的な平坦化性能の低下が抑制され、また、研磨レートや研磨均一性が変動しにくい研磨パッドが得られる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｔｇ７７℃、吸水率１質量％）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１質量％）、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１〜４質量％）、ポリブチレンナフタレート（Ｔｇ８５℃、吸水率１質量％）、ポリエチレンナフタレート（Ｔｇ１２４℃、吸水率１質量％）等から形成される芳香族ポリエステル系繊維；テレフタル酸とノナンジオールとメチルオクタンジオール共重合ポリアミド（Ｔｇ１２５〜１４０℃、吸水率１〜４質量％）等から形成される半芳香族ポリアミド系樹脂等が挙げられる。特に、ＰＥＴおよびイソフタル酸変性ＰＥＴ等の変性ＰＥＴは、後述する海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートから極細単繊維を形成する湿熱処理工程において大幅に捲縮するために、緻密で高密度の繊維絡合体を形成することができること、研磨シートの剛性を高めやすいこと、及び、研磨の際に水分による経時変化を発生しにくいこと、等の点からも好ましい。
【００４６】
本実施形態の研磨パッドは、前記繊維絡合体に高分子弾性体が充填されて複合化された構造を有する。
【００４７】
本実施形態において用いられる高分子弾性体の具体例としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル酸系エステル−（水添）イソプレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−水添イソプレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
【００４８】
前記高分子弾性体としては、吸水率が０．５〜８質量％、さらには、１〜６質量％の高分子弾性体が特に好ましい。高分子弾性体の吸水率がこのような範囲である場合には、研磨の際に研磨パッドに対する砥粒スラリーの高い濡れ性を維持できるとともに、剛性が経時的に低下することをより抑制することができる。これにより、高い研磨レートや、研磨均一性や研磨安定性を維持することができる。なお、高分子弾性体の吸水率とは、乾燥処理した高分子弾性体フィルムを室温の水に浸漬して飽和膨潤させたときの吸水率である。
【００４９】
このような吸水率を有する高分子弾性体は、高分子弾性体の架橋度を調整したり、高分子弾性体を構成する高分子に親水性の官能基を導入すること等により得ることができる。
【００５０】
具体的には、例えば高分子弾性体に、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を導入することにより、吸水率や親水性を調整することができる。これにより、研磨の際における、研磨パッドの砥粒スラリーに対する濡れ性を向上させることができる。
【００５１】
このような親水性基は高分子弾性体を製造する際のモノマー成分として、親水性基を有する成分を共重合することにより、高分子弾性体に導入することができる。このような親水性基を有するモノマー成分の共重合割合としては、０．１〜２０質量％、更には、０．５〜１０質量％であることが、吸水による膨潤軟化を最小限に抑えつつ、吸水率や濡れ性を高めることができる点から好ましい。
【００５２】
高分子弾性体は、それぞれ単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリウレタン系樹脂が、極細単繊維を集束したり、繊維束同士を結着したりするための接着性に優れており、研磨パッドの硬度を高め、研磨での経時的安定性に優れている点から好ましい。また、とくに、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有するポリウレタン樹脂が、研磨パッドの剛性、濡れ性、及び研磨の際の経時的安定性が高い点から好ましい。
【００５３】
前記高分子弾性体としては、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］が０．１〜１００ＭＰａ、さらには、１〜８０ＭＰａであることが好ましい。このような高分子弾性率は、高分子弾性体に架橋構造を形成させることにより得ることができる。なお、高分子弾性体が親水性基を有する場合には、一般に水で膨潤しやすく吸水率が高くなりすぎる傾向がある。このような場合には、架橋密度を調整することにより、吸水率を制御することができる。
【００５４】
本実施形態の研磨パッドは、従来から知られた、一般的な不織布タイプの研磨パッドに比べて、空隙を除いた部分の体積割合（研磨パッド充填率）が高い、すなわち、空隙率が低い。
【００５５】
具体的には、研磨パッド充填率は５５〜９５％であり、好ましくは６０〜９０％、さらに好ましくは、６０〜８０％の範囲である。前記研磨パッド充填率が５５％未満の場合には、表面の粗さが粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、平坦化性能が低下する。また、研磨中に硬度が変化して研磨安定性が低下する。一方、研磨パッド充填率が９５％を超える場合には、砥粒スラリーを充分に保持できなくなって、研磨レートが低下する。また、研磨パッドの剛性が高くなりすぎることにより、被研磨基材の表面の反りやうねりに追従しにくくなり、その結果、被研磨基材の全表面に対する平坦性（グローバル平坦性）が低下する。なお、前記研磨パッド充填率は、研磨パッドの見掛け密度を求め、また、研磨パッドの各構成材料の構成比およびそれぞれの密度から空隙率が０％のときの密度（理論密度）を算出し、「研磨パッドの見掛け密度／理論密度×１００（％）」の式により算出することができる。
【００５６】
本実施形態の研磨パッドにおいては、繊維束を形成する極細単繊維は、高分子弾性体により集束されている。このように、極細単繊維が集束されていることにより、研磨パッドの剛性が高くなる。極細単繊維が集束されていない場合には、極細単繊維が柔軟性を帯びるために、高い平坦化性能が得られない。また、繊維の抜けが多くなり、抜けた繊維に砥粒が凝集しやすくなる。ここで、極細単繊維が集束されているとは、繊維束内部に存在する極細単繊維の大部分が、繊維束内部に存在する高分子弾性体により接着され拘束されている状態を意味する。
【００５７】
また、複数の繊維束同士は、繊維束の外側に存在する高分子弾性体により結着されて、塊（バルク）状に存在していることが好ましい。このように、繊維束同士が結着されることにより、研磨パッドの形態安定性が向上して、研磨安定性が向上する。
【００５８】
極細単繊維の集束状態、及び、繊維束同士の結着状態は研磨パッドの断面の電子顕微鏡写真により確認することができる。
【００５９】
極細単繊維を集束している高分子弾性体、及び、極細繊維束同士を結着している高分子弾性体は非多孔質状であることが好ましい。なお、非多孔質状とは、多孔質状、または、スポンジ状（以下、単に、多孔質状とも言う）の高分子弾性体が有するような空隙（独立気泡）を実質的に有さない状態を意味する。具体的には、例えば、溶剤系ポリウレタンを凝固させて得られるような、微細な気泡を多数有する高分子弾性体ではないことを意味する。集束または結着している高分子弾性体が非多孔質状である場合には、研磨安定性が高くなり、また、研磨時のスラリー屑やパッド屑が空隙に堆積しにくくなるために、摩耗しにくく、また、研磨時のスラリー屑やパッド屑が空隙に堆積しにくくなるために、高い研磨レートを長時間維持することができる。更に、極細単繊維に対する接着強度が高くなるために、繊維の抜けに起因するスクラッチの発生を抑制することができる。さらに、より高い剛性が得られるために、平坦化性能に優れた研磨パッドが得られる。
【００６０】
本実施形態の研磨パッド中の繊維絡合体と高分子弾性体との比率は、質量比で、９０／１０〜５５／４５、さらには、８５／１５〜６５／３５の範囲であることが好ましい。繊維絡合体と高分子弾性体との質量比率が上記範囲である場合には、繊維束の断面積を大きくさせやすく、また、研磨パッド表面に表出する極細単繊維の密度を充分に高めることができる。その結果、研磨安定性、研磨レート、及び、被研磨基板の平坦性をより高めることができる。前記比率が高すぎる場合には繊維束の内部に高分子弾性体を充分に充填することが困難になり、低すぎる場合には繊維密度が不充分になる傾向がある。
【００６１】
本実施形態の研磨パッドにおいては、その厚み方向断面の単位面積当たり、繊維束が６００束／ｍｍ２以上存在する。このように繊維束が高密度で存在することにより、研磨の際に研磨パッドの表面に表出した繊維束が分繊またはフィブリル化することにより極細単繊維を形成し、これにより、砥粒スラリーの保持性が高くなるとともに、表面がソフトになって、スクラッチの発生が抑制される。
【００６２】
繊維束の束密度としては、その厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、１０００束／ｍｍ２以上であることが好ましく、４０００束／ｍｍ２以下、さらには、３０００束／ｍｍ２以下であることが好ましい。前記繊維束の密度が６００束／ｍｍ２未満である場合には、研磨パッド表面に形成される極細単繊維の繊維密度が低くなって、研磨レートが低下したり、平坦化性能が低下したりする。また繊維束の密度が高すぎる場合には、研磨パッド表面が緻密になりすぎて砥粒保持性が不充分になり、研磨レートが低下する傾向がある。なお、本実施形態の研磨パッドにおいては、厚み方向及び面方向において繊維束の繊維密度の斑が少ないことが、研磨安定性の点から好ましい。
【００６３】
また、本実施形態の研磨パッドは、５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）］が１００〜８００ＭＰａ、さらには、２００〜６００ＭＰａの範囲であることが好ましい。ＣＭＰによる研磨においては、研磨が進行するにつれて摩擦熱により研磨パッドの温度が５０℃程度にまで高くなる傾向がある。従って、研磨パッドが５０℃のときの貯蔵弾性率が小さすぎる場合には、研磨が進行するにつれて研磨パッドの剛性が低下してしまう。その結果、研磨レートや、被研磨基材の平坦性が低下する傾向がある。また、研磨パッドの貯蔵弾性率が大きすぎる場合には、研磨の際の剛性が高すぎてスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。
【００６４】
また、本実施形態の研磨パッドの２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度は、４５〜７５、さらには５０〜７０程度であることが好ましい。前記Ｄ硬度が高すぎる場合にはスクラッチが発生しやすくなり、低すぎる場合には平坦化性能が低下する傾向がある。なお、本実施形態の研磨パッドは、表面に極細単繊維が高い繊維密度で形成されるために、極細単繊維を含有しない研磨パッドに比べて表面がソフトである。そのために、Ｄ硬度を高めてもスクラッチが発生しにくい。
【００６５】
さらに、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が５０〜７０であることが好ましい。なお、［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が５０〜７０は、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１３０〜８００ＭＰａ程度の研磨パッドにより得られる。
【００６６】
また、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］と２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］の比率（［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］／［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］は、０．９〜１．１程度であることが好ましい。前記比率が０．９以上の研磨パッドは、［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）］／［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が２．５以下程度の研磨パッドにより得られる。
【００６７】
なお、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が４７〜７０である場合には、５０℃の温水で飽和膨潤させた時の２３℃におけるＣ硬度［Ｃ（２３℃、ｗｅｔ）］が９０〜９９、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃におけるＡ硬度［Ａ（２３℃、ｗｅｔ）］では９１〜９９程度にほぼ対応する。
【００６８】
また、本実施形態の研磨パッドは、テーバー摩耗（摩耗輪Ｈ−２２、荷重５００ｇ、１０００回）での摩耗減量が１０〜１５０ｍｇ、さらには、２０〜１００ｍｇであることが好ましい。摩擦減量が小さすぎる場合には、研磨中のドレッシング処理等において表面構造が自己更新されにくく、目詰まりが起こりやすくなって、研磨レートが低下したり、研磨パッド寿命が短くなりやすい。一方、摩耗減量が大きすぎる場合には、繊維が抜けやすくなり、そのために、研磨安定性が低下したり、脱落した繊維によりスクラッチが発生しやすくなる。また、研磨パッドの寿命も短くなる。本実施形態の研磨パッドは、摩耗しにくい集束された高い繊維密度の極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体と、高分子弾性体との比率を調整することにより摩耗減量を適宜調整することができる。
【００６９】
また、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％、さらには１０〜３０質量％であることが好ましい。前記吸水率が低すぎる場合には、砥粒スラリーの保持量が少なくなって、研磨レートが低下し、また、平坦化性能が低下する傾向がある。前記吸水率が高すぎる場合には、研磨中に硬度等の特性が変化しやすくなるために、研磨レートが経時的に低下する傾向がある。
【００７０】
本実施形態の研磨パッドは連通孔を有することが、吸水率を調整することが容易である点から好ましい。独立気泡構造のみでは研磨パッドに水が吸水されにくいため、５〜４５質量％の吸水率にすることは困難である。ここで、連通孔とは、研磨パッドの表面と裏面とを貫通する孔を意味する。
【００７１】
なお、連通孔構造における吸水率は研磨パッドの空隙に相関することから、研磨パッド中の空隙の割合を調整することにより、吸水率を調整することができる。連通孔の存在は、研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出することにより確認できる。
【００７２】
上記した吸水性は、連通孔構造を有することに加えて、濡れ性に優れた親水性の高分子弾性体を用いることにより容易に達成することができる。このような親水性の高分子弾性体としては、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数５以下、特に炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１つの親水性基を有する水性高分子弾性体等が挙げられる。
【００７３】
本実施形態の研磨パッドは、バフィング等によるパッド平坦化処理や、ダイヤモンド等のパッドドレッシングを用いた研磨前のシーズニング処理（コンディショニング処理）や、研磨時のドレッシィング処理を施すことにより、表面近傍に存在する繊維束を分繊、又はフィブリル化することにより極細単繊維を形成させていることが好ましい。フィブリル化された極細単繊維の繊維密度としては、６００本／ｍｍ２以上、さらには、１０００本／ｍｍ２以上、特には、２０００本／ｍｍ２以上であることが好ましい。前記繊維密度が低すぎる場合には、砥粒の保持性が不充分になる傾向がある。前記繊維密度の上限は特に限定されないが、生産性の点から、１００００００本／ｍｍ２程度である。また、研磨パッド表面の極細単繊維は立毛されていても、立毛されていなくても良い。極細単繊維が立毛されている場合には、研磨パッドの表面がよりソフトになるためにスクラッチの低減効果がより高くなる。一方、極細単繊維の立毛の程度が低い場合には、ミクロ平坦性を重視する用途に有利となる。このように用途に応じて表面状態を適宜選択することが好ましい。
【００７４】
［研磨パッドの製造方法］
次に、本実施形態の研磨パッドの製造方法の一例について詳しく説明する。
【００７５】
本実施形態の研磨パッドは、例えば、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えるような製造方法により得ることができる。
【００７６】
前記製造方法においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる工程を経ることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が緻密になる。そして、ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出することにより、極細繊維束からなる繊維絡合体が形成される。このとき、水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、極細繊維束を構成する極細単繊維が集束されるとともに、極細繊維束同士も集束される。このようにして、繊維密度が高く、空隙率が低く、極細単繊維が集束された剛性が高い研磨パッドが得られる。
以下に各工程について、詳しく説明する。
【００７７】
（１）ウェブ製造工程
本工程においては、はじめに、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造する。
【００７８】
前記海島型複合繊維は、水溶性熱可塑性樹脂と、前記水溶性熱可塑性樹脂と相溶性が低い非水溶性熱可塑性樹脂とをそれぞれ溶融紡糸した後、複合化させることにより得られる。そして、このような海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去または分解除去することにより、極細単繊維が形成される。海島型複合繊維の太さは、工業性の観点から、０．５〜３デシテックスであることが好ましい。
【００７９】
なお、本実施形態においては、極細単繊維を形成するための複合繊維として海島型複合繊維について詳しく説明するが、海島型繊維の代わりに多層積層型断面繊維等の公知の極細繊維発生型繊維を用いてもよい。
【００８０】
前記水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去できる熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。このような、水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶＡ系樹脂）；ポリエチレングリコール及び／又はスルホン酸アルカリ金属塩を共重合成分として含有する変性ポリエステル；ポリエチレンオキシド等が挙げられる。これらの中では、特に、ＰＶＡ系樹脂が以下の理由により、好ましく用いられる。
【００８１】
ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解することにより形成される極細単繊維が大きく捲縮する。このことにより繊維密度が高い繊維絡合体が得られる。また、ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解させるときに、形成される極細単繊維や高分子弾性体は実質的に分解または溶解されないので、極細単繊維や高分子弾性体の物性低下が起こりにくい。さらに、環境負荷も小さい。
【００８２】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位を主体とする共重合体をケン化することにより得られる。ビニルエステル単位を形成するためのビニル単量体の具体例としては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、及び、バーサティック酸ビニル等が挙げられる。これらは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、酢酸ビニルが工業性の点から好ましい。
【００８３】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位のみからなるホモＰＶＡであっても、ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位を構成単位として含有する変性ＰＶＡであってもよい。溶融紡糸性、水溶性、繊維物性を制御できる点から、変性ＰＶＡがより好ましい。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどの炭素数４以下のα−オレフィン類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類等が挙げられる。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の含有割合としては、１〜２０モル％、さらには、４〜１５モル％とくには、６〜１３モル％の範囲であることが好ましい。これらの中ではエチレン単位を４〜１５モル％、さらには、６〜１３モル％含有するエチレン変性ＰＶＡが海島型複合繊維の物性が高くなる点から好ましい。
【００８４】
ＰＶＡ系樹脂の粘度平均重合度は、２００〜５００、さらには、２３０〜４７０、とくには、２５０〜４５０の範囲であることが、安定な海島構造が形成する点、溶融紡糸性に優れた溶融粘度を示す点、及び、溶解時の溶解速度が速い点から好ましい。なお、前記重合度は、ＪＩＳ−Ｋ６７２６に準じて測定される。すなわち、ＰＶＡ樹脂を再ケン化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］から次式により求められる。
【００８５】
粘度平均重合度Ｐ＝（［η］×１０３／８．２９）（１／０．６２）
ＰＶＡ系樹脂のケン化度としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９８モル％、とくには、９４〜９９．９７モル％、殊には、９６〜９９．９６モル％の範囲であることが好ましい。前記ケン化度がこのような範囲である場合には、水溶性に優れ、熱安定性が良好で、溶融紡糸性に優れ、また、生分解性にも優れたＰＶＡ系樹脂が得られる。
【００８６】
前記ＰＶＡ系樹脂の融点としては、１６０〜２５０℃、さらには１７０〜２２７℃、特には１７５〜２２４℃、殊には１８０〜２２０℃の範囲であることが、機械的特性及び熱安定性に優れる点、及び溶融紡糸性に優れる点から好ましい。なお、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が高すぎる場合には、融点と分解温度が近づくために、溶融紡糸の際に分解を生じることにより、溶融紡糸性が低下する傾向がある。
【００８７】
また、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下する点から好ましくない。このような観点から、ＰＶＡ系樹脂の融点は、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて６０℃以上、さらには、３０℃以上低すぎないことが好ましい。
【００８８】
前記非水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去されない熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。
【００８９】
前記非水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、上述した、研磨パッドを構成する極細単繊維を形成するために用いられる、各種熱可塑性樹脂が用いられうる。
【００９０】
前記非水溶性熱可塑性樹脂は各種添加剤を含有してもよい。前記添加材の具体例としては、例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、滑剤、防汚剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、無機微粒子等が挙げられる。
【００９１】
次に、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して海島型複合繊維を形成し、得られた海島型複合繊維から長繊維ウェブを形成する方法について、詳しく説明する。
【００９２】
前記長繊維ウェブは、例えば、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより複合化した後、スパンボンド法により、延伸後、堆積させることにより得られる。このように、スパンボンド法によりウェブを形成することにより、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高く、形態安定性が良好な海島型複合繊維からなる長繊維ウェブが得られる。なお、長繊維とは、短繊維を製造するときのような切断工程を経ずに製造された繊維である。
【００９３】
海島型複合繊維の製造においては、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とがそれぞれ溶融紡糸され、複合化される。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比としては、５／９５〜５０／５０、さらには、１０／９０〜４０／６０の範囲であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比がこのような範囲である場合には、高密度の繊維絡合体が得られ、また、極細単繊維の形成性にも優れる。
【００９４】
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸により複合化した後、スパンボンド法により、長繊維ウェブを形成する方法について、以下に詳しく説明する。
【００９５】
はじめに、水溶性熱可塑性樹脂及び非水溶性熱可塑性樹脂をそれぞれ別々の押出機により溶融混練し、それぞれ異なる紡糸口金から溶融樹脂のストランドを同時に吐出させる。そして、吐出されたストランドを複合ノズルで複合させた後、紡糸ヘッドのノズル孔から吐出させることにより海島型複合繊維を形成する。溶融複合紡糸においては、海島型複合繊維における島数は４〜４０００島／繊維、さらには１０〜１０００島／繊維にすることが、繊維密度の高い繊維束が得られる点から好ましい。
【００９６】
前記海島型複合繊維は冷却装置で冷却された後、エアジェット・ノズルなどの吸引装置を用いて目的の繊度となるように１０００〜６０００ｍ／分の引き取り速度に相当する速度の高速気流により延伸される。その後、延伸された複合繊維を移動式の捕集面の上に堆積することにより長繊維ウェブが形成される。なお、このとき、必要に応じて堆積された長繊維ウェブを、部分的に圧着してもよい。繊維ウェブの目付量は、２０〜５００ｇ／ｍ２の範囲であることが均一な繊維絡合体が得られ、また、工業性の点から好ましい。
【００９７】
（２）ウェブ絡合工程
次に、得られた前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程について説明する。
【００９８】
ウェブ絡合シートは、ニードルパンチや高圧水流処理等の公知の不織布製造方法を用いて長繊維ウェブに絡合処理を行うことにより形成される。以下に、代表例として、ニードルパンチによる絡合処理について詳しく説明する。
【００９９】
はじめに、長繊維ウェブに針折れ防止油剤、帯電防止油剤、絡合向上油剤などのシリコーン系油剤または鉱物油系油剤を付与する。なお、目付ムラを低減させるために、２枚以上の繊維ウェブを、クロスラッパーにより重ね合わせ、油剤を付与してもよい。
【０１００】
その後、例えば、ニードルパンチにより三次元的に繊維を絡合させる絡合処理を行う。ニードルパンチ処理を行うことにより、繊維密度が高く、繊維の抜けを起こしにくいウェブ絡合シートが得られる。なお、ウェブ絡合シートの目付量は、目的とする研磨パッドの厚さ等に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えば、１００〜１５００ｇ／ｍ２の範囲であることが取扱い性に優れる点から好ましい。
【０１０１】
油剤の種類や量、及び、ニードルパンチにおけるニードル形状、ニードル深度、パンチ数などのニードル条件は、ウェブ絡合シートの層間剥離力が高くなるような条件が適宜選択される。バーブ数は針折れが生じない範囲で多いほうが好ましく、具体的には、例えば、１〜９バーブの中から選ばれる。ニードル深度は重ね合わせたウェブ表面までバーブが貫通するような条件、かつ、ウェブ表面にニードルパンチ後の模様が強く出ない範囲で設定することが好ましい。また、ニードルパンチ数はニードル形状、油剤の種類と使用量等により調整されるが、具体的には、５００〜５０００パンチ／ｃｍ２が好ましい。また、絡合処理後の目付量が、絡合処理前の目付量の質量比で１．２倍以上、さらには、１．５倍以上となるように絡合処理することが、繊維密度が高い繊維絡合体が得られ、また、繊維の抜けを低減できる点から好ましい。上限は特に限定されないが、処理速度の低下による製造コストの増大を避ける点で４倍以下であることが好ましい。
【０１０２】
ウェブ絡合シートの層間剥離力は、２ｋｇ／２．５ｃｍ以上、さらには、４ｋｇ／２．
５ｃｍ以上であることが、形態保持性が良好で、且つ、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高い繊維絡合体が得られる点から好ましい。なお、層間剥離力は、三次元絡合の度合いの目安になる。層間剥離力が小さすぎる場合には、繊維絡合体の繊維密度が充分に高くない。また、絡合不織布の層間剥離力の上限は特に限定されないが、絡合処理効率の点から３０ｋｇ／２．５ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１０３】
また、研磨パッドの硬さを調節する目的で、必要に応じて、上記のようにして得られた不織布であるウェブ絡合シートに、さらに極細単繊維からなる編物または織物（編織物）を重ねて、ニードルパンチング処理および／または高圧水流処理により絡合処理を行うことにより、編織物が絡合一体化された絡合不織布、例えば、編織物／絡合不織布、絡合不織布／編織物／絡合不織布などの積層構造体をウェブ絡合シートとして用いてもよい。
【０１０４】
前記編織物を構成する極細単繊維は、特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステルエラストマー等から形成されるポリエステル系繊維；ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド、ポリアミドエラストマー等から形成されるポリアミド系繊維；ウレタン系ポリマー、オレフィン系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー等からなる繊維が好ましく用いられる。これらの中では、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ナイロン６、ナイロン６６等から形成される繊維が、工業性の点から好ましい。
【０１０５】
また、前記編織物を形成するための海島型複合繊維の除去成分の具体例としては、例えば、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ＰＶＡ系樹脂、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド等が挙げられる。これらの中では、溶解除去する際に大きな収縮を生じる点からＰＶＡ系樹脂が好ましく用いられる。
【０１０６】
（３）湿熱収縮処理工程
次に、ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、ウェブ絡合シートの繊維密度及び絡合度合を高めるための湿熱収縮処理工程について説明する。なお、本工程においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が特に高くなる。
【０１０７】
湿熱収縮処理は、スチーム加熱により行うことが好ましい。
【０１０８】
スチーム加熱条件としては、雰囲気温度が６０〜１３０℃の範囲で、相対湿度７５％以上、さらには相対湿度９０％以上で、６０〜６００秒間加熱処理することが好ましい。このような加熱条件の場合には、ウェブ絡合シートを高収縮率で収縮させることができるので好ましい。なお、相対湿度が低すぎる場合には、繊維に接触した水分が速やかに乾燥することにより、収縮が不充分になる傾向がある。
【０１０９】
湿熱収縮処理は、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上、さらには、４０％以上になるように収縮させることが好ましい。このように高い収縮率で収縮させることにより、高い繊維密度が得られる。前記面積収縮率の上限は特に限定されないが、収縮の限度や処理効率の点から８０％以下程度であることが好ましい。
なお、面積収縮率（％）は、下記式（１）：
（収縮処理前のシート面の面積−収縮処理後のシート面の面積）／収縮処理前のシート面の面積×１００・・・（１）、により計算される。前記面積は、シートの表面の面積と裏面の面積の平均面積を意味する。
【０１１０】
このように湿熱収縮処理されたウェブ絡合シートは、海島型複合繊維の熱変形温度以上の温度で加熱ロールや加熱プレスすることにより、さらに、繊維密度が高められてもよい。
【０１１１】
また、湿熱収縮処理前後におけるウェブ絡合シートの目付量の変化としては、収縮処理後の目付量が、収縮処理前の目付量に比べて、１．２倍（質量比）以上、さらには、１．５倍以上で、４倍以下、さらには３倍以下であることが好ましい。
【０１１２】
（４）繊維束結着工程
ウェブ絡合シートの極細繊維化処理を行う前に、ウェブ絡合シートの形態安定性を高める目的や、得られる研磨パッドの空隙率を低減させることを目的として、必要に応じて、収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、予め、前記繊維束を結着させておいてもよい。
【０１１３】
本工程においては、収縮処理された前記ウェブ絡合シートに、前記高分子弾性体の水性液を含浸させ、乾燥凝固させることにより、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体を充填する。水性液の状態で高分子弾性体を含浸させ、乾燥凝固させることにより、高分子弾性体を形成することができる。高分子弾性体の水性液は、高濃度で粘度が低く、含浸浸透性にも優れているために、高充填しやすい。また、繊維に対する接着性にも優れている。従って、本工程により充填された高分子弾性体は、長繊維の海島型複合繊維を強固に拘束する。
【０１１４】
高分子弾性体の水性液とは、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に溶解した水性溶液、又は、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に分散させた水性分散液である。なお、水性分散液には、懸濁分散液及び乳化分散液が含まれる。特に、耐水性に優れている点から、水性分散液を用いることがより好ましい。
【０１１５】
高分子弾性体としては、極細単繊維に対する結着性が高い点から、水素結合性高分子弾性体が好ましい。水素結合性高分子弾性体とは、例えば、ポリウレタン系弾性体、ポリアミド系弾性体、ポリビニルアルコール系弾性体等のように、水素結合により結晶化あるいは凝集する高分子弾性体である。水素結合性高分子弾性体は、接着性が高く、繊維絡合体の形態保持性を向上させ、また、繊維の抜けを抑制する。
【０１１６】
以下に、高分子弾性体としてポリウレタン系弾性体を用いる場合について、代表例として詳しく説明する。
【０１１７】
ポリウレタン系弾性体としては、平均分子量２００〜６０００の高分子ポリオールと有機ポリイソシアネ−トと、鎖伸長剤とを、所定のモル比で反応させることにより得られる各種のポリウレタン樹脂が挙げられる。
【０１１８】
前記高分子ポリオールの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ（メチルテトラメチレングリコール）などのポリエーテル系ポリオールおよびその共重合体；ポリブチレンアジペートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレン アジペート）ジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレン セバケート）ジオール、ポリカプロラクトンジオールなどのポリエステル系ポリオールおよびその共重合体；ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレン カーボネート）ジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオールなどのポリカーボネート系ポリオールおよびその共重合体；ポリエステルカーボネートポリオール等が挙げられる。また、必要に応じて、トリメチロールプロパン等の３官能アルコールやペンタエリスリトール等の４官能アルコールなどの多官能アルコール、又は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等の短鎖アルコールを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、非晶性のポリカーボネート系ポリオール、脂環式ポリカーボネート系ポリオール、直鎖状ポリカーボネート系ポリオール、及び、これらのポリカーボネート系ポリオールとポリエーテル系ポリオール又はポリエステル系ポリオールとの混合物を用いることが、耐加水分解性や耐酸化性等の耐久性に優れた研磨シートが得られる点から好ましい。また、炭素数５以下、特には炭素数３以下のポリアルキレングリコール基を含有する水性高分子弾性体は、水に対する濡れ性がとくに良好になる点から好ましい。
【０１１９】
前記有機ポリイソシアネートの具体例としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネート等の無黄変型ジイソシアネート；２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートポリウレタン等の芳香族ジイソシアネート、等が挙げられる。また、必要に応じて、３官能イソシアネートや４官能イソシアネートなどの多官能イソシアネートを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが、繊維に対する接着性が高く、また、硬度が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【０１２０】
前記鎖伸長剤の具体例としては、例えば、ヒドラジン、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、ノナメチレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；ジエチレントリアミンなどのトリアミン類；トリエチレンテトラミンなどのテトラミン類；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオールなどのジオール類；トリメチロールプロパンなどのトリオール類；ペンタエリスリトールなどのペンタオール類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ヒドラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミンおよびその誘導体、エチレントリアミンなどのトリアミンの中から２種以上組み合わせて用いることが、短時間で硬化反応が完了する点から好ましい。また、鎖伸長反応時に、鎖伸長剤とともに、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのモノアミン類；４−アミノブタン酸、６−アミノヘキサン酸などのカルボキシル基含有モノアミン化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのモノオール類を併用してもよい。
【０１２１】
また、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）吉草酸などのカルボキシル基含有ジオール等を併用して、ポリウレタン系弾性体の骨格にカルボキシル基などのイオン性基を導入することにより、水に対する濡れ性をさらに向上させることができる。
【０１２２】
また、高分子弾性体の吸水率や貯蔵弾性率を制御するために、ポリウレタンを形成するモノマー単位が有する官能基と反応し得る官能基を分子内に２個以上含有する架橋剤や、ポリイソシアネート系化合物、多官能ブロックイソシアネート系化合物等の自己架橋性の化合物を添加することのより、架橋構造を形成することが好ましい。
【０１２３】
前記モノマー単位の官能基と架橋剤の官能基との組み合わせとしては、カルボキシル基とオキサゾリン基、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とシクロカーボネート基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボニル基とヒドラジン誘導体、ヒドラジド誘導体などが挙げられる。これらの中では、カルボキシル基を有するモノマー単位とオキサゾリン基、カルボジイミド基またはエポキシ基を有する架橋剤と組み合わせ、水酸基またはアミノ基を有するモノマー単位とブロックイソシアネート基を有する架橋剤との組み合わせ、およびカルボニル基を有するモノマー単位とヒドラジン誘導体またはヒドラジド誘導体との組み合わせが、架橋形成が容易であり、得られる研磨パッドの剛性や耐磨耗性が優れる点から、特に好ましい。なお、架橋構造は、極細繊維絡合体にポリウレタン樹脂を付与した後の熱処理工程において形成することが、高分子弾性体の水性液の安定性を維持する点から好ましい。これらの中でも、架橋性能や水性液のポットライフ性が優れ、また安全面でも問題のないカルボジイミド基および／またはオキサゾリン基が特に好ましい。カルボジイミド基を有する架橋剤としては、例えば日清紡績株式会社製「カルボジライトＥ−０１」、「カルボジライトＥ−０２」、「カルボジライトＶ−０２」などの水分散カルボジイミド系化合物を挙げることができる。また、オキサゾリン基を有する架橋剤としては、例えば日本触媒株式会社製「エポクロスＫ−２０１０Ｅ」、「エポクロスＫ−２０２０Ｅ」、「エポクロスＷＳ−５００」などの水分散オキサゾリン系化合物を挙げることができる。架橋剤の配合量としては、ポリウレタン系樹脂に対して、架橋剤の有効成分が１〜２０質量％であることが好ましく、１．５〜１質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【０１２４】
また、極細単繊維との接着性を高め繊維束の剛性を高める点から、ポリウレタン系樹脂中の高分子ポリオールの成分の含有率としては、６５質量％以下、さらには、６０質量％以下であることが好ましい。また、４０質量％以上、さらには、４５質量％以上であることが適度な弾性を付与することによりスクラッチの発生を抑制することができる点から好ましい。
【０１２５】
また、ポリウレタン樹脂は、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、防黴剤、発泡剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、染料、顔料、無機微粒子等をさらに含有してもよい。
【０１２６】
ポリウレタン樹脂を水性溶液または水性分散液にする方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基などの親水性基を有する単量体を共重合成分として用いることにより、水性媒体に対する分散性をポリウレタン樹脂に付与する方法、または、ポリウレタン樹脂に界面活性剤を添加して、乳化又は懸濁させる方法が挙げられる。また、水性高分子弾性体は水に対する濡れ性に優れる特性が有り、砥粒を均一且つ多量に保持ことに有利である。
【０１２７】
前記乳化又は懸濁に用いられる界面活性剤の具体例としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのノニオン性界面活性剤などが挙げられる。また、反応性を有する、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。また、界面活性剤の曇点を適宜選ぶことにより、ポリウレタン樹脂に感熱ゲル化性を付与することもできる。
【０１２８】
ポリウレタン樹脂の水性分散液の分散平均粒子径としては、０．０１〜１μｍ、さらには、０．０３〜０．５μｍであることが好ましい。
【０１２９】
本工程においては、高分子弾性体を形成するために、従来一般的に用いられている高分子弾性体の有機溶媒溶液を用いる代わりに、高分子弾性体の水性液を用いている。このように高分子弾性体の水性液を用いることにより、より高い濃度で高分子弾性体を含有する樹脂液を含浸させることができる。そして、これにより、得られる研磨パッドの空隙率を低下させることができる。
【０１３０】
高分子弾性体の水性液の含浸する固形分濃度は、１５質量％以上、さらには、２５質量％以上であることが、空隙率を充分に低下させることができる点から好ましい。
【０１３１】
前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸する方法としては、例えば、ナイフコーター、バーコーター、又はロールコーターを用いて、または、ディッピングする方法が挙げられる。
【０１３２】
そして、高分子弾性体の水性液が含浸されたウェブ絡合シートを乾燥することにより、高分子弾性体を凝固させることができる。乾燥方法としては、５０〜２００℃の乾燥装置中で熱処理する方法や、赤外線加熱の後に乾燥機中で熱処理する方法等が挙げられる。
【０１３３】
なお、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させた後、乾燥する場合、該水性液がウェブ絡合シートの表層に移行（マイグレーション）することにより、均一な充填状態が得られないことがある。このような場合には、水性液の高分子弾性体の粒径を調整すること；高分子弾性体のイオン性基の種類や量を調整すること、あるいは、ｐＨ等を変えてその安定性を調整すること；１価または２価のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、ノニオン系乳化剤、会合型水溶性増粘剤、水溶性シリコーン系化合物などの会合型感熱ゲル化剤、または、水溶性ポリウレタン系化合物を併用すること等により、４０〜１００℃程度における水分散安定性を低下させること；等によりマイグレーションを抑制することができる。なお、必要に応じて、高分子弾性体が表面に偏在するようにマイグレーションさせてもよい。
【０１３４】
（５）極細繊維形成工程
次に、水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維を形成する極細繊維形成工程について説明する。
【０１３５】
本工程は、水溶性熱可塑性樹脂を除去することにより極細単繊維を形成する工程である。このとき、前記ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に、後の高分子弾性体充填工程において、高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維が集束される。
【０１３６】
極細繊維化処理は、ウェブ絡合シート又は、ウェブ絡合シートと水性高分子弾性体との複合体を、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等で熱水加熱処理することにより、海成分を形成する水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去、または、分解除去する処理である。
【０１３７】
熱水加熱処理条件の具体例としては、例えば、第１段階として、６５〜９０℃の熱水中に５〜３００秒間浸漬した後、さらに、第２段階として、８５〜１００℃の熱水中で１００〜６００秒間処理することが好ましい。また、溶解効率を高めるために、必要に応じて、ロールでのニップ処理、高圧水流処理、超音波処理、シャワー処理、攪拌処理、揉み処理等を行ってもよい。
【０１３８】
本工程においては、海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解して極細単繊維を形成する際に、極細繊維が大きく捲縮される。この捲縮により繊維密度が緻密になるために、高密度の繊維絡合体が得られる。
【０１３９】
（６）高分子弾性体充填工程
次に、極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填することにより、前記極細単繊維を集束するとともに、長繊維を拘束する工程について説明する。
【０１４０】
極細繊維形成工程（５）において、海島型複合繊維に極細繊維化処理を施すことにより、水溶性熱可塑性樹脂が除去されて極細繊維束の内部に空隙が形成される。本工程においては、このような空隙に高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維を集束するとともに、研磨パッドの空隙率を低下させることができる。なお、極細単繊維が繊維束を形成している場合には、毛細管現象により高分子弾性体の水性液が含浸されやすいので極細単繊維はより集束されて拘束されやすい。
【０１４１】
本工程に用いられる高分子弾性体の水性液は、繊維束結着工程（４）で説明した高分子弾性体の水性液と同様のものが用いられうる。
【０１４２】
本工程において極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填する方法は、繊維束結着工程（４）で用いられる方法と同様の方法が適用できる。このようにして、研磨パッドが形成される。
【０１４３】
［研磨パッドの後加工］
得られた研磨パッドは、必要に応じて、成形処理、平坦化処理、起毛処理、積層処理、及び表面処理等の後加工処理が施されてもよい。
【０１４４】
前記成形処理、及び平坦化処理は、得られた研磨パッドを研削により所定の厚みに熱プレス成形したり、所定の外形に切断したりする加工である。研磨パッドとしては、厚み０．５〜３ｍｍ程度に研削加工されたものであることが好ましい。
【０１４５】
前記起毛処理とは、サンドペーパー、針布、ダイヤモンド等により研磨パッド表面に機械的な摩擦力や研磨力を与えて、集束された極細単繊維を分繊する処理である。このような起毛処理により、研磨パッド表層部に存在する繊維束がフィブリル化され、表面に多数の極細単繊維が形成される。
【０１４６】
前記積層処理とは、得られた研磨パッドを基材に張り合わせて積層化することにより剛性を調整する処理である。例えば、研磨パッドを硬度の低い弾性体シートと積層することにより、被研磨面のグローバル平坦性（非研磨基材全体の平坦性）を向上させることができる。なお、積層の際の接着は、溶融接着でも、接着剤や粘着剤を介した接着であってもよい。前記基材の具体例としては、例えば、ポリウレタン等からなる弾性スポンジ体；ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の商品名Ｓｕｂａ４００）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴムやポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーからなる弾性樹脂フィルム；発泡プラスチック；編物、織物等のシート状基材が挙げられる。
【０１４７】
また、前記表面処理は、砥粒スラリーの保持性や排出性を調整するために研磨パッド表面に、格子状、同心円状、渦巻き状等の溝や孔を形成する処理である。
【０１４８】
［研磨方法］
以下に、本実施形態の研磨パッドを用いた研磨の一例として、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）について、図４の模式説明図を参照しながら説明する。
【０１４９】
図４中、２０は研磨装置、２１はターンテーブル、２２は砥粒スラリー供給管、２３はコンディショナ、２４は被研磨基材である。また、ターンテーブル２１の表面には、研磨パッド１０が貼られている。
【０１５０】
ターンテーブル２１は研磨装置２０に備えられた図略のモータにより高速回転される。ＣＭＰにおいては、高速回転するターンテーブル２１に貼られた研磨パッド１０に砥粒スラリー供給管２２から砥粒スラリー２５が少量ずつ供給される。そして、被研磨基材２４は、研磨装置２０に備えられた図略の荷重手段により荷重が掛けられることにより、その表面が研磨される。また、研磨パッド１０は、研磨の経時変化を抑制するために、コンディショナ２３により表面の目立てが施される。
【０１５１】
砥粒スラリーは、水やオイルなどの液状媒体に、シリカ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤が分散されたスラリーである。また、砥粒スラリーは、必要に応じて、塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有してもよい。
【０１５２】
また、ＣＭＰを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。
【０１５３】
前記コンディショナとしては、好ましくは＃５０〜＃１０００、さらに好ましくは＃１００〜＃６００の範囲のダイヤモンド等のドレッサーが用いられる。なお、コンディショニングは被研磨基材２４を研磨する前に行っても、研磨中に行ってもよい。また、被研磨基材２４の研磨と研磨パッド１０のコンディショニングとを交互に行ってもよい。ダイヤモンドドレッサーの番手が小さすぎる場合には、表面粗さが粗くなる傾向があり、一方、大きすぎる場合には、コンディショニングに時間がかかる傾向がある。
【０１５４】
本実施形態の研磨パッドは、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、液晶部材、光学素子、水晶、光学基板、電子回路基板、電子回路マスク基板、多層配線基板、ハードディスク、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステムズ）基材等の研磨に好ましく用いられる。
【０１５５】
半導体ウエハや半導体デバイスの具体例としては、例えば、酸化シリコン、酸化フッ化シリコン、有機ポリマーなどの絶縁膜；銅、アルミニウム、タングステンなどの配線材金属膜；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタンなどのバリアメタル膜を表面に有する基材が挙げられる。
【０１５６】
研磨においては、一次研磨、二次研磨（調整研磨）、仕上げ研磨、鏡面研磨等何れの研磨にも用いられる。また、研磨部分としては、基材の表面、裏面、端面のいずれであってもよい。
【０１５７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【実施例】
【０１５８】
［実施例１］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂（以下、ＰＶＡ系樹脂という）と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−ト（以下、変性ＰＥＴという：Ｔｇ７７℃、吸水率１質量％、公定水分率０．４質量％）とを２０：８０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。なお、溶融複合紡糸用口金は、島数が２５島／繊維で、口金温度は２６０℃であった。そして、エジェクター圧力を紡糸速度４０００ｍ／ｍｉｎとなるように調整して、平均繊度２．０ｄｔｅｘの長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）が得られた。
【０１５９】
得られたスパンボンドシートをクロスラッピングにより１６枚重ねて、総目付が４８０ｇ／ｍ２の重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブに、針折れ防止油剤をスプレーした。次に、バーブ数１個でニードル番手４２番のニードル針、及びバーブ数６個でニードル番手４２番のニードル針を用いて、重ね合わせウェブを１８００パンチ／ｃｍ２でニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は７４０ｇ／ｍ２、層間剥離力は１０．０ｋｇ／２．５ｃｍであった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は３５％であった。
【０１６０】
次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。このときの面積収縮率は５０％であった。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることにより、目付量１４８０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７８ｇ／ｃｍ３、厚み１．９０ｍｍのウェブ絡合シートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の厚みの０．７０倍であった。
【０１６１】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、第１のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分４０質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ａは、ポリカーボネート系ポリオールと、炭素数２〜３のポリアルキレングリコールと、炭素数４のポリアルキレングリコールとを、６：０．５：３．５（モル比）で混合したポリカーボネート／ポリエーテル（６／４）系をポリオール成分とする無黄変型ポリウレタン樹脂を含浸させ、熱処理することにより得られた、吸水率５質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］が６０ＭＰａの高分子弾性体である。このとき水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１５質量％であった。そして、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で乾燥凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、それを１４０℃で熱プレスすることにより、目付量１７００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．９６ｇ／ｃｍ３、厚み１．７８ｍｍのシートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の厚みの０．８８倍であった。そして、バフィング処理を行うことにより、表面と裏面とを平坦化した。
【０１６２】
次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートをニップ処理、及び高圧水流処理しながら９５℃の熱水中に１０分間浸漬することによりＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより、極細単繊維の平均繊度が０．１ｄｔｅｘ、目付量１４００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７６ｇ／ｃｍ３、厚み１．８５ｍｍである、ポリウレタン弾性体Ａと繊維絡合体との複合体を得た。
【０１６３】
そして、前記複合体に、第２のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ｂの水性分散液（固形分３５質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ｂは、ポリカーボネート系ポリオールと炭素数２〜３のポリアルキレングリコールとを９９．８：０．２（モル比）で混合した混合物をポリオール成分とし、カルボキシル基含有モノマーを１．５質量％含有する無黄変型ポリウレタン樹脂１００質量部にカルボジイミド系架橋剤５質量部を含浸させ、熱処理することにより架橋構造を形成させた高分子弾性体である。ポリウレタン弾性体Ｂの吸水率は２質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］は４０ＭＰａであった。このとき水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１５質量％であった。次に、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理することにより、研磨パッド前駆体が得られた。得られた研磨パッド前駆体は、目付量１６１０ｇ、見掛け密度０．８７ｇ／ｃｍ３、厚さ１．８５ｍｍであった。
【０１６４】
得られた研磨パッド前駆体は、研削加工され、さらに、直径５１ｃｍの円形状に切断され、表面に幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を格子状に１５．０ｍｍ間隔で形成することにより、見掛け密度０．８７ｇ／ｃｍ３、厚さ１．４ｍｍの円形状の研磨パッドが得られた。
【０１６５】
得られた研磨パッドを以下の評価方法により、評価した。
【０１６６】
（１）研磨パッドの見掛け密度及び研磨パッド充填率
ＪＩＳ Ｋ ７１１２に準じて、得られた研磨パッドの見掛け密度を測定した。一方、研磨パッドを構成する各構成成分の構成比率と各構成成分の密度とから、空隙が存在しない場合の繊維絡合体と高分子弾性体との複合体の理論密度を算出した。そして、前記理論密度に対する前記見掛け密度の割合を、研磨パッド充填率（研磨パッドの空隙を除いた部分の体積割合）とした。なお、各成分の密度は、例えば、変性ＰＥＴ（１．３８ｇ／ｃｍ３）、ポリウレタン弾性体（１．０５ｇ／ｃｍ３）、ＰＶＡ系樹脂（１．２５ｇ／ｃｍ３）である。
【０１６７】
（２）繊維絡合体の空隙を除いた部分の体積割合（繊維絡合体充填率）
（１）で求めた研磨パッド充填率から、高分子弾性体のかさ密度と構成比率の積から求めた高分子弾性体の充填率を減じることにより、繊維絡合体の平均空隙率を算出した。
【０１６８】
（３）極細単繊維の平均断面積、及び、繊維束内部の極細単繊維の集束状態の確認
得られた研磨パッドをカッター刃を用いて厚み方向に切断することにより、厚み方向の切断面を形成した。そして、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から切断面に存在する極細単繊維の断面積を求めた。ランダムに選択した１００個の断面積を平均した値を平均断面積とした。また、集束状態は、得られた画像を観察し、繊維束の外周を構成する極細単繊維のみならず、内部の極細単繊維同士が高分子弾性体によって接着一体化されている状態を集束されている場合を「有」、繊維束の内部に高分子弾性体が存在していないか、あるいは、わずかしか存在しておらず、極細単繊維同士が殆ど接着一体化されていない状態を集束されていない場合を「無」と判断した。
【０１６９】
（４）単位面積当たりの繊維束の束数（繊維束密度）
前記「（３）極細単繊維の平均断面積」の評価で用いた画像を観察し、切断面に存在する繊維束のうち、切断面に対してほぼ垂直に存在する繊維束の束数を数えた。画像１枚あたりの繊維束の本数を数えた部分の面積は約０．５ｍｍ２であった。そして、数えられた繊維束の束数を０．５ｍｍ２で割ることにより１ｍｍ２当たりに存在する繊維束の束数を計算した。１０枚の画像について単位面積当たりの繊維束の束数を求め、得られた１０個の値を平均した値を、繊維束の単位面積当たりの束数とした。
【０１７０】
（５）繊維束の平均断面積、及び４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の割合
研磨パッドをランダムな方向に複数個所切断し、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記各切断面をＳＥＭにより５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。得られた画像から繊維束の断面をランダムに１０００個選択した。そして、各繊維束の断面積を測定した。そして、測定された１０００個の断面積の平均を求めた。また、１０００個の繊維束断面積のうち、４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の数の割合を「４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の割合（％）」とした。
【０１７１】
（６）研磨パッドの表面における極細単繊維の断面積および繊維密度
研磨処理した後の研磨パッドの表面を酸化オスミウムで染色し、ＳＥＭにより１００〜２００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から極細単繊維の平均断面積および繊維密度（１ｍｍ２あたりの極細単繊維の本数）を測定した。なお、測定はランダムに選択した１００箇所で行った。得られた１００点の平均断面積及び密度の平均値を、極細単繊維の断面積および密度とした。
【０１７２】
（７）ウェブ絡合シートの層間剥離力
ＪＩＳ Ｋ６８５４−３に準拠して、湿熱収縮処理前のウェブ絡合シートを縦２３ｃｍ、幅２．５ｃｍの形状に切断して試験片を作製した。そして、前記試験片の一端に、厚み方向に対して垂直な方向で、厚み方向の中央部にカミソリで切れ目を入れた後、手で引っ張って約１００ｍｍ剥離した。そして得られた２つの剥離部分の両端を引張試験機のチャックに挟んだ。そして、引張試験機により、引張速度１００ｍｍ／分で引っ張ったときの応力−ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を得、ＳＳ曲線の平坦部分が示す平均応力から層間剥離力を求めた。なお、Ｎ＝３のときの平均値を層間剥離力とした。
【０１７３】
（８）研磨パッドのＤ硬度
ＪＩＳ Ｋ ７３１１に準じて、２３℃における研磨パッドのＤ硬度を測定した。
【０１７４】
（９）研磨パッドの５０℃における貯蔵弾性率
研磨パッドを縦４ｃｍ×横０．５ｃｍにカットし、動的粘弾性測定装置（ＤＶＥレオスペクトラー、（株）レオロジー社製）を用いて、周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分の条件で５０℃における動的粘弾性率を測定し、貯蔵弾性率を算出した。
【０１７５】
（１０）連通孔構造の有無
研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出するか否かを観察することにより、連通孔構造の有無を確認した。
【０１７６】
（１１）研磨パッドの研磨性能評価
円形状研磨パッドの裏面に粘着テープを貼り付けた後、研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に装着した。そして、番手＃３２５のダイヤモンドドレッサー（三菱マテリアル株式会社製のＭＥＣ３２５Ｌ）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で、蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面を研削することによりコンディショニング（シーズニング）を行った。
【０１７７】
次に、プラテン回転数５０回転／分、ヘッド回転数４９回転／分、研磨圧力３５ｋＰａの条件において、キャボット社製研磨スラリーＳＳ１２を１２０ｍｌ／分の速度で供給しながら、酸化膜表面を有する直径６インチのシリコンウエハを１００秒間研磨した。そして、研磨後のシリコンウエハ面内の任意の４９点の厚みを測定し、各点における研磨された厚みを研磨時間で除することにより、研磨レート（ｎｍ／分）を求めた。そして、４９点の研磨レートの平均値を研磨レート（Ｒ）とし、また、その標準偏差（σ）を求めた。
【０１７８】
そして、下式により平坦性を評価した。なお、平坦性の値が小さいほど、平坦化性能に優れていることを示す。
【０１７９】
平坦性（％）＝（σ／Ｒ）×１００
次に、前記研磨した研磨パッドを湿潤状態で２５℃で２４時間放置した。そして、その後、シーズニングを行った後、再度、同様に研磨を行った後の、研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１８０】
さらに、シーズニングと研磨とを交互に３００回繰り返し、３００回目の研磨時の研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１８１】
また、ウエハ表面検査装置Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて、各研磨後のシリコンウエハの表面に存在する０．１６μｍ以上の大きさの傷の数を測定することにより、スクラッチ性を評価した。
〈評価結果〉
得られた円形状の研磨パッドは、目付量１２２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８７ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、Ｄ硬度は６２であった。また、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は７３／２７であった。
【０１８２】
また、ＳＥＭによる観察から、ポリウレタン弾性体が繊維束の内部に存在しており、極細単繊維を集束していることが確認された。また、高分子弾性体が前記繊維束同士を結着していることが確認された。また、前記ポリウレタン弾性体が非多孔質状であることが確認された。得られた研磨パッドの断面の１００倍のＳＥＭ写真を図５に、５００倍のＳＥＭ写真を図６に示す。
【０１８３】
また、極細単繊維の平均断面積は７μｍ２であり、単位面積当たりの繊維束の束数は１５００束／ｍｍ２であった。また、研磨パッド充填率は６７％であり、４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の割合は９０％であり、繊維束断面積の平均は１５０μｍ２であった。さらに、５０℃における貯蔵弾性率は５２０ＭＰａであった。また、繊維絡合体充填率は４６％であった。また、研磨パッド表面の極細単繊維の平均断面積は７μｍ２であり、その密度は３５００本／ｍｍ２であった。結果を表１にまとめて示す。
【０１８４】
［実施例２］
第１のポリウレタン弾性体の水性分散液、及び第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の濃度をそれぞれ２５質量％として、水性分散液の固形分付着量をウェブ絡合シートの質量に対してそれぞれ１２質量％とした以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１１９０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８５ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、研磨パッド充填率６０％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は８５／１５であった。得られた研磨パッドは、ＳＥＭによる観察から、ポリウレタン弾性体が繊維束の内部に存在しており、極細単繊維を集束していることが確認された。また、高分子弾性体が複数の繊維束同士を結着していることが確認された。また、前記ポリウレタン弾性体が非多孔質状であることが確認された。
結果を表１に示す。
【０１８５】
［実施例３］
ウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件でスチーム処理することにより、面積収縮率を５０％にする代わりに、７０℃、６０％ＲＨの条件でスチーム処理することにより、面積収縮率を３５％にした以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。なお、収縮され、熱プレスされて得られたウェブ絡合シートは、目付量１１４０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．６０ｇ／ｃｍ３、厚み１．９０ｍｍ、充填率３５％であった。
【０１８６】
得られた研磨パッドは、目付量１０２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７３ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍ、研磨パッド充填率５８％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は６５／３５であった。また、ＳＥＭによる観察から、単位断面積当たりの繊維束の束数は１０００束／ｍｍ２であり、ポリウレタン弾性体が繊維束の内部に存在しており、極細単繊維を集束していることが確認された。また、高分子弾性体が前記繊維束同士を結着していることが確認された。また、前記ポリウレタン弾性体が非多孔質状であることが確認された。結果を表１に示す。
【０１８７】
［実施例４］
海島型複合繊維の製造において、ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴの比率を２０：８０とする代わりに、１５：８５とし、また、第１のポリウレタン弾性体の水性分散液、及び第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の固形分濃度をそれぞれ５０質量％とした以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１５７０ｇ／ｍ２、見掛け密度１．１２ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、研磨パッド充填率９０％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は５８／４２であった。結果を表１に示す。
【０１８８】
［実施例５］
第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の固形分濃度を１０％に変更した以外は、実施例１と同様に研磨パッドを製造した。得られた研磨パッドは、目付量１１２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８０ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍ、研磨パッド充填率６２％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は７８／２２であった。ＳＥＭによる観察から、４０μｍ２以上の繊維束の割合が２５％であることが確認された。結果を表１に示す。
【０１８９】
［実施例６］
海島型複合繊維の形成において、ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴとを２０：８０の割合で用いた代わりに、ＰＶＡ系樹脂とポリアミド６／ポリアミド１２の共重合ポリアミドとを２５：７５の割合で用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１１５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８２ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、Ｄ硬度は５４であった。また、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は６８／３２であった。結果を表１に示す。
【０１９０】
［実施例７］
シリコンウエハを銅プレートに変更し、研磨に用いるスラリーをフジミインコーポレーテッド製ＰＬ７１０１（スラリー１０００ｇあたり３５％過酸化水素水３０ｃｃ混合）に変更し、スラリー流量を２００ｍｌ／分に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【０１９１】
［実施例８］
シリコンウエハをベアシリコンウエハに変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【０１９２】
［実施例９］
研磨に用いるスラリーを、昭和電工製研磨スラリーＧＰＬ−Ｃ１０１０に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【０１９３】
［比較例１］
ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴとを２０：８０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。そして得られた海島型複合繊維を延伸及び捲縮した後、カットすることにより、繊度４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維をカード及びクロスラッパーすることにより、目付量３０ｇ／ｍ２の短繊維ウェブが得られた。
【０１９４】
スパンボンドシート（長繊維ウェブ）を用いる代わりに、得られた短繊維ウェブを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成し、評価した。なお、短繊維ウェブから得られたウェブ絡合シートをスチーム処理したときの面積収縮率は３０％であった。得られた研磨パッドの厚み方向における、極細単繊維の平均断面積は１．６μｍ２であったが、繊維束の束数は３００束／ｍｍ２であり、繊維密度が低かった。また、研磨パッド充填率空隙率は５８％であった。また、繊維絡合体充填率は３５％であった。
【０１９５】
［比較例２］
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度０．２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維をネット上に捕集して得られた目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂の溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【０１９６】
ＳＥＭによる断面観察から、得られた研磨パッドの極細単繊維は、繊維束を形成していなかった。なお、このとき得られたウェブ絡合シートの層間剥離力は２ｋｇ／２．５ｃｍであった。また、繊維絡合体充填率は３０％、研磨パッド充填率は４５％であった。また、極細単繊維の平均断面積は２０μｍ２であった。
【０１９７】
［比較例３］
実施例１と同様にして製造された、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、３０質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化した。次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより研磨パッドを得た。
【０１９８】
得られた研磨パッド中の繊維束の内部には、ポリウレタン弾性体がほとんど存在しておらす、極細単繊維は実質的に集束されていなかった。得られた研磨パッド断面の１００倍のＳＥＭ写真を図７に示す。
【０１９９】
［比較例４］
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維をネット上に捕集して得られたスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂を溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。繊維の平均断面積は３００μｍ２であった。
【０２００】
［比較例５］
高分子弾性体として、水性分散液を用いてポリウレタン弾性体を形成する代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液に溶解させたポリウレタン樹脂溶液（１２％濃度）を含浸し４０℃のＤＭＦと水の混合液中で湿式凝固させてポリウレタン弾性体を形成した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドは研磨パッド充填率４０％で、ポリウレタン弾性体が多孔質状に存在していた。また、ＳＥＭによる断面観察から、得られた研磨パッドにおいては、繊維束の内部にポリウレタン弾性体が少量存在していたが、４０μｍ２以上の断面積の繊維束の割合は５％であった。
【０２０１】
［比較例６］
極細繊維化した後にポリウレタン弾性体を充填する代わりに、メチルメタクリレートモノマーをシートに浸漬し窒素中で重合した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドは、繊維絡合体とポリメチルメタクリレートとの質量比率が４７／５３であり、極細繊維束同士および極細繊維束内の極細単繊維へ接着し、合計断面積が４０μｍ２／束以上である繊維束の割合は９９％、研磨パッドの充填率は９８％であった。評価結果を表１に示す。
【０２０２】
【表１】
【０２０３】
本発明に係る実施例１〜６の研磨パッドは、何れも研磨レートに優れており、また平坦化性能も優れていた。これは、５０℃における貯蔵弾性率が高いこと、すなわち研磨時における剛性が高いこと、研磨パッド表面に高い繊維密度で極細単繊維が表出していること、及び、空隙率が比較的低いこと等によると考えられる。また、長時間用いても、研磨レート及び平坦化性能の低下もほとんど見られなかった。さらに、スクラッチの発生も少なかった。これは、研磨パッド表面に表出した極細単繊維がクッションの役割をして、凝集した砥粒に荷重を掛けすぎないこと、及び、繊維が抜けないこと等によると考えられる。また、研磨条件を代えて研磨性能を評価した実施例７〜９においても、研磨安定性に優れており、また、平坦化性能が優れていた。
【０２０４】
一方、長繊維ウェブを用いる代わりに、短繊維ウェブを用いて得られた比較例１の研磨パッドにおいては、研磨レート及び平坦化性能が低かった。また、長時間用いた場合には、研磨レート及び平坦化性能が大幅に低下した。これは、繊維密度が低いために研磨時における剛性が低く、また、研磨パッド表面の極細単繊維が少ないこと等によるものであると考えられる。また、繊維束を形成していない比較例２は、研磨の際の剛性が低いために研磨レート及び平坦化性能が低く、また、研磨パッド表面に形成される極細単繊維が少ないために、スクラッチが多く発生した。また、極細単繊維が集束されていない比較例３においても、研磨の際の剛性が低いために平坦化性能が低く、また抜けた繊維に起因すると思われるスクラッチが多く発生した。また、通常の繊維を用いた比較例４においては、研磨パッドの表面に太い繊維が表出して、砥粒が凝集しやすいために、スクラッチの発生が特に多かった。また、研磨レートも低かった。また、ポリウレタン弾性体の充填率が低く、そのために空隙率が高くなった比較例５の研磨パッドにおいては、表面の極細単繊維は多いものの、研磨中に繊維が脱落したり、表面の空隙に砥粒が目詰まりしたりする現象が見られた。これにより、スクラッチが多く発生したものと思われる。また、研磨パッド充填率が９８％と高い比較例６の研磨パッドにおいては、研磨レートが低く、またスクラッチの発生も多かった。これは、表面に表出する単繊維が少なく、また、空隙が少なすぎるために砥粒保持性が悪くなること、及び、研磨の際に剛性が高すぎることによると思われる。
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明に係る研磨パッドは、シリコンウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク、ガラス基板、光学製品、または、各種金属等を研磨するための研磨パッドとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】図１は本実施形態の研磨パッド１０の模式図である。
【図２】図２は本実施形態の研磨パッド１０の厚み方向断面の部分拡大模式図である。
【図３】図３は極細単繊維が高分子弾性体により集束されてなる繊維束の垂直方向の断面模式図である。
【図４】図４は研磨パッド１０を用いたケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）の模式説明図である。
【図５】図５は実施例１で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（１００倍）である。
【図６】図６は実施例１で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（５００倍）である。
【図７】図７は比較例３で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（１００倍）である。
【符号の説明】
【０２０７】
１ 繊維束
２ 高分子弾性体
３ 極細単繊維
４ 空隙
４ａ 空隙（連通孔）
５ 繊維絡合体
１０ 研磨パッド
２０ 研磨装置
２１ ターンテーブル
２２ 砥粒スラリー供給管
２３ コンディショナ
２４ 被研磨基材
２５ 砥粒スラリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッド、詳しくは、半導体ウエハ、半導体デバイス、シリコンウエハ、ハードディスク、ガラス基板、光学製品、または、各種金属等を研磨するための研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高集積化及び多層配線化に伴い、集積回路が形成される半導体ウエハには、高精度の平坦性が求められている。
【０００３】
半導体ウエハを研磨するための研磨法としては、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）が知られている。ＣＭＰは、被研磨基材表面を、砥粒のスラリーを滴下しながら研磨パッドにより研磨する方法である。
【０００４】
下記特許文献１〜４は、ＣＭＰに用いられる研磨パッドとして、２液硬化型ポリウレタンを発泡成形することによって製造される、独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドを開示する。このような研磨パッドは、後述する不織布タイプの研磨パッドに比べて剛性が高いことから、高精度の平坦性が要求される半導体ウエハの研磨などに好ましく用いられている。
【０００５】
独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドは、例えば、２液硬化型ポリウレタンを注型発泡成形することにより製造される。このような研磨パッドは比較的高い剛性を有するために、研磨時に、被研磨基材の凸部に対して選択的に荷重が掛かりやすくなり、その結果、研磨レート（研磨速度）が比較的高くなる。しかしながら、凝集した砥粒が研磨面に存在する場合には、凝集した砥粒に対しても荷重が選択的に掛かるために、研磨面に傷（スクラッチ）が付きやすくなる。特に、非特許文献１に記載されているように、スクラッチが付き易い銅配線を有する基材や、界面の接着性が弱い低誘電率材料を研磨する場合には、傷や界面剥離が特に発生しやすくなる。また、注型発泡成形においては、高分子弾性体を均質に発泡させることが難しいために、被研磨基材の平坦性や、研磨時の研磨レートがばらつきやすい。さらに、独立孔を有する研磨パッドにおいては、独立孔に由来する空隙に砥粒や研磨屑が目詰まりすることにより、研磨が進行するにつれて、研磨レートが低下する。
【０００６】
一方、別のタイプの研磨パッドとして、特許文献５〜１４は、ポリウレタン樹脂を不織布に含浸させ、湿式凝固させることにより得られる不織布タイプの研磨パッドを開示する。不織布タイプの研磨パッドは柔軟性に優れている。そのために、被研磨基材の研磨面に凝集した砥粒が存在する場合には、研磨パッドが変形することにより、凝集した砥粒に荷重が選択的に掛かることを抑制する。しかしながら、不織布タイプの研磨パッドは、柔軟であるために、研磨レートが低い。また、研磨パッドが被研磨基材の表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能（被研磨基材を平坦にする特性）が得られない。
【０００７】
このような不織布タイプの研磨パッドにおいて、近年、より高い平坦化性能を得ること等を目的とする、極細繊維束から形成される不織布を用いて得られる不織布タイプの研磨パッドが知られている（例えば、下記特許文献１５〜１８）。具体的には、例えば、特許文献１５には、平均繊度が０．０００１〜０．０１ｄｔｅｘのポリエステル極細繊維束が絡合してなる不織布と、その不織布内部空間に存在するポリウレタンを主成分とした高分子弾性体とから構成されるシート状物からなる研磨パッドが記載されている。このような研磨パッドによれば、従来よりも高精度な研磨加工が実現されることが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１５〜１８に記載されたような研磨パッドにおいては、繊度の小さい短繊維の極細繊維をニードルパンチ処理することにより得られる不織布を用いているために、見掛け密度が低く、空隙率も高かった。そのために、柔らかく剛性が低い研磨パッドしか得られず、そのために、表面形状に追従して変形するために、充分に高い平坦化性能が得られなかった。
【特許文献１】特開２０００−１７８３７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８０３４号公報
【特許文献３】特開２００１−８９５４８号公報
【特許文献４】特開平１１−３２２８７８号公報
【特許文献５】特開２００２−９０２６号公報
【特許文献６】特開平１１−９９４７９号公報
【特許文献７】特開２００５−２１２０５５号公報
【特許文献８】特開平３−２３４４７５号公報
【特許文献９】特開平１０−１２８６７４号公報
【特許文献１０】特開２００４−３１１７３１号公報
【特許文献１１】特開平１０−２２５８６４号公報
【特許文献１２】特表２００５−５１８２８６号公報
【特許文献１３】特開２００３−２０１６７６号公報
【特許文献１４】特開２００５−３３４９９７号公報
【特許文献１５】特開２００７−５４９１０号公報
【特許文献１６】特開２００３−１７０３４７号公報
【特許文献１７】特開２００４−１３０３９５号公報
【特許文献１８】特開２００２−１７２５５５号公報
【非特許文献１】柏木正弘ら、「ＣＭＰのサイエンス」、株式会社サイエンスフォーラム、1997年8月20日、p.113〜119
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦性が得られる研磨を、研磨レートを長時間低下させずに行うことができる研磨パッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
極細繊維は非常に柔らかいために、従来から知られている、極細繊維からなる不織布に高分子弾性体を含浸させることにより得られるような研磨パッドは、剛性が低かった。本発明者らは、繊維の曲げ弾性が繊維直径の４乗に比例することに着目した。そして、繊維束を構成する極細単繊維を集束させて一本の太い繊維のような状態で存在させることにより、高い剛性を有する研磨パッドが得られると考えた。このように、極細単繊維を集束させて得られる繊維束を、一本の太い繊維のような状態で存在させることにより、高い剛性を有する研磨パッドが得られる。また、これにより研磨パッドの空隙率を低下させることができるために、研磨パッドの剛性がさらに高くなる。一方、研磨パッドの表面においては、集束された極細単繊維の繊維束がある程度の大きさの凹凸を形成するとともに、研磨の際に、繊維束が分繊またはフィブリル化することにより繊維密度の高い極細単繊維が形成されるために、被研磨基材との接触面積が大きくなるとともに、砥粒スラリーの保持率が高くなって、研磨レートが高まる。
【００１１】
すなわち、本発明の研磨パッドは、平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体とを含有し、前記高分子弾性体の一部が前記繊維束の内部に存在して、前記極細単繊維を集束しており、厚み方向断面における存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、空隙を除いた部分の体積割合（以下、研磨パッド充填率ともいう）が５５〜９５％の範囲であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の研磨パッドは、極細単繊維からなる繊維束から形成された繊維絡合体を含有し、繊維束を構成する極細単繊維は高分子弾性体により集束されている。このように集束された極細単繊維からなる繊維束は、あたかも１本の太い繊維のような剛性を維持することができる。また、極細単繊維の繊維密度が高いために、研磨の際に、研磨パッドの表面において繊維束が分繊またはフィブリル化することにより、表面に高い繊維密度の極細単繊維が形成される。この研磨パッド表面に形成される極細単繊維は均一且つ多量に砥粒を保持し、さらに、被研磨基材に対して高い接触面積を維持することができる。さらに、表面の極細単繊維により、表面がソフトになるために、スクラッチが生じにくくなる。また、研磨パッド充填率が高い、言い換えれば、研磨パッド中の空隙率が低いために、表面の空隙に砥粒が目詰まりしにくくなる。これにより、砥粒スラリーを極細単繊維に充分保持させることができる。その結果、長時間使用しても研磨レートが低下せず（以下、この特性を研磨安定性ともいう）に、高い平坦化性能を有する研磨パッドが得られる。
【００１３】
また、本発明の研磨パッドは、断面積が４０μｍ２以上である繊維束を含有することが、研磨パッドの剛性を充分に維持することができる点から好ましい。
【００１４】
また、繊維束の合計束数に対する、断面積４０μｍ２以上である繊維束の割合が２５％以上であることが、より高い剛性を維持することができる点から好ましい。
【００１５】
また、繊維束の平均断面積が８０μｍ２／束以上であることが、より剛性が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【００１６】
また、前記繊維束の内部に存在する高分子弾性体が非多孔質状である場合には、極細単繊維がより強固に集束されることにより、より剛性の高い繊維束が形成される点から好ましい。
【００１７】
また、複数の繊維束同士が非多孔質状の高分子弾性体により結着されていることが好ましい。このように複数の繊維束同士が非多孔質状の高分子弾性体により結着されていることにより、複数の繊維束同士が互いに拘束し合い、研磨パッドの形態安定性を高める点から好ましい。
【００１８】
また、前記研磨パッドの見掛け密度は、０．７ｇ／ｃｍ３以上、さらには、０．８ｇ／ｃｍ３以上であることが、より剛性が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【００１９】
また、研磨パッドの５０℃における貯蔵弾性率が１００〜８００ＭＰａの範囲であることが、研磨時における剛性を充分に維持することにより、より平坦化性能に優れた研磨パッドが得られる。
【００２０】
また、前記繊維束の平均繊維長が１００ｍｍ以上である場合には、極細単繊維の密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性をより高めることができる点、及び、繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。
【００２１】
また、前記繊維絡合体は、空隙を除いた部分の体積割合（以下、繊維絡合体充填率とも言う）が３５％以上であることが、研磨パッド表面に砥粒スラリーを充分に保持するための適度な凹凸が形成される点から好ましい。
【００２２】
また、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さが、５ｍｍ以上であることが好ましい。研磨パッドがこのような吸水特性を有する場合には、研磨パッドが適度な連通孔を有すると考えられる。そして、このような連通孔の存在により、砥粒スラリーを充分に保持することができる。
【００２３】
また、研磨パッドは、少なくとも一表面に、極細単繊維が計６００本／ｍｍ２以上存在することが、砥粒保持性及びスクラッチ抑制性に優れる点から好ましい。
【００２４】
また、前記極細単繊維がポリエステル系繊維であり、前記高分子弾性体がポリウレタン系高分子弾性体であることが、極細単繊維と高分子弾性体との接着性が高く、また、機械的特性にも優れているために、剛性の高い研磨パッドが得られやすい点から好ましい。
【００２５】
また、前記繊維絡合体と前記高分子弾性体との比率は、質量比で９０／１０〜５５／４５の範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の研磨パッドの製造方法は、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えることを特徴とする。このような製造方法によれば、集束された極細単繊維の繊維束から形成される繊維密度の高い繊維絡合体が得られる。また、このような製造方法によれば、複数の繊維束同士が互いに結着されており、また、空隙が少なく（言い換えれば、空隙を除いた部分の体積割合が高く）、剛性に優れた研磨パッドが得られる。
【００２７】
また、前記製造方法においては、前記湿熱収縮処理工程と繊維絡合体形成工程との間に、湿熱収縮されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより繊維束を結着させる繊維束結着工程をさらに備えることが好ましい。このような工程を設けることにより、複数の繊維束同士を効率よく結着させることができる。
【００２８】
前記水溶性熱可塑性樹脂はポリビニルアルコール系樹脂であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂がポリビニルアルコール系樹脂である場合には、海島型複合繊維からポリビニルアルコール系樹脂を溶解するときに、極細単繊維が大きく捲縮する。これにより、繊維密度が緻密になるために、繊維密度の高い繊維絡合体が得られる。
また、前記ウェブ製造工程がスパンボンド法により前記長繊維ウェブを製造する工程であることが、製造が容易である点から好ましい。
【００２９】
また、前記高分子弾性体の水性液がポリウレタン樹脂の水性懸濁液であることが、高分子弾性体の高濃度の含浸が可能であるために、研磨パッド充填率を高めやすい点から好ましい。
【００３０】
また、前記湿熱収縮処理工程が、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる工程であることが、繊維絡合体充填率や研磨パッド充填率を高めやすい点、及び、極細単繊維を高分子弾性体により集束させやすい点から好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦性が得られる研磨を、長時間行うことができる研磨パッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
［研磨パッドの構成］
本実施形態の研磨パッドを添付する図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の研磨パッド１０の模式図を示す。図２は研磨パッド１０の部分拡大模式図、図３は繊維束の断面模式図である。図１、図２、及び図３中、１は極細単繊維から形成された繊維束、２は高分子弾性体、３は極細単繊維、４は空隙であり、４ａは空隙４から形成される連通孔である。また、５は極細単繊維３からなる繊維束１により形成された繊維絡合体である。
【００３３】
繊維束１は０．０１〜３０μｍ２の範囲の平均断面積を有する一群の極細単繊維３から形成されている。また、図３に示すように、極細単繊維３は繊維束１の内部空間に存在する高分子弾性体２により集束されている。また、複数の繊維束１同士は、高分子弾性体２により結着されている。そして、繊維絡合体５は、繊維束１が絡合するように形成されている。また、繊維束１は、断面積が４０μｍ２以上になるような繊維束を含有することが好ましい。そして、任意の厚み方向断面において観察される繊維束１の束密度は６００束／ｍｍ２以上である。また、研磨パッド１０は、空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の割合、すなわち、空隙率が５〜４５％の割合で空隙４が存在している。空隙４の一部は、研磨パッド１０の内部を連通するような連通孔４ａを形成していてもよい。
【００３４】
本実施形態の研磨パッドは、極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体を含有し、また、高い繊維密度と低い空隙率を備えている。さらに、繊維束を構成する極細単繊維は、高分子弾性体により集束されており、好ましくは、繊維束同士も結着されている。このような構成によれば、繊維束による補強効果と、高い研磨パッド充填率（すなわち低い空隙率）による補強効果により、研磨時に高い剛性を維持しうる研磨パッドが得られる。また、繊維密度が高いために、研磨の際に研磨パッドの表面に存在する繊維束が分繊またはフィブリル化することにより高い繊維密度の極細単繊維が形成される。この極細単繊維により被研磨基材との接触面積が高くなり、また、多量の砥粒スラリーを保持することができる。さらに、研磨の際に露出する極細単繊維により、研磨パッドの表面がソフトになるために、砥粒の凝集物が存在した場合に、該凝集物に選択的に荷重が掛かることを抑制することができ、それにより、被研磨基材にスクラッチが発生しにくくなる。
【００３５】
極細単繊維は、その平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲であり、好ましくは、０．１〜２０μｍ２の範囲である。前記極細単繊維の平均断面積が０．０１μｍ２未満の場合には、研磨パッドの表面近傍の極細単繊維が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下する。一方、前記極細単繊維の平均断面積が３０μｍ２を超える場合には、研磨パッドの表面が粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、繊維表面に凝集した砥粒がスクラッチを発生させやすくする。
【００３６】
繊維束の平均長さは、特に限定されないが、１００ｍｍ以上、さらには、２００ｍｍ以上であることが、極細単繊維の密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性を容易に高めることができる点、及び、繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。前記繊維束の長さが短すぎる場合には、極細単繊維の高密度化が困難で、また、充分に高い剛性が得られず、さらに、研磨中に極細単繊維が抜けやすくなる傾向がある。上限は、特に限定されず、例えば、後述するスパンボンド法により製造された不織布に由来する繊維絡合体を含有する場合には、物理的に切れていない限り、数ｍ、数百ｍ、数ｋｍあるいはそれ以上の繊維長の繊維束が含まれてもよい。
【００３７】
繊維絡合体は繊維束が絡合したものであり、繊維束を構成する極細単繊維は高分子弾性体により集束されている。
【００３８】
本実施形態における繊維束は、断面積が４０μｍ２以上の繊維束を含有することが好ましい。このような、太い繊維束を含有することにより、研磨パッドの剛性を高めることができる。なお、繊維束の断面積とは、繊維束断面における、繊維束を構成する極細単繊維及び繊維束内部に存在する高分子弾性体からなる断面の総面積である。
【００３９】
断面積が４０μｍ２以上である繊維束の割合としては、研磨パッドの厚み方向断面に存在する繊維束の断面のうち、断面積４０μｍ２以上である繊維束の断面の割合が２５％以上であることが好ましい。また、特に高い平坦性が要求されるシリコンウエハ用、半導体ウエハ用、半導体デバイス用の研磨パッドにおいては、４０％以上、さらには、５０％以上であること、とくには、１００％であることが好ましい。断面積４０μｍ２以上である繊維束の割合が低すぎる場合には、研磨レートが低下したり、平坦化性能が充分に高い研磨パッドが得られにくくなる傾向がある。
【００４０】
また、繊維束の平均断面積としては８０μｍ２以上、さらには、１００μｍ２以上、とくには、１２０μｍ２以上、であることが充分に剛性の高い研磨パッドが得られる点から好ましい。繊維束の平均断面積が小さすぎる場合には、高い剛性が充分に維持できなくなる傾向がある。
【００４１】
本実施形態における繊維絡合体は、一般的な不織布よりも高密度である。具体的には、繊維絡合体の空隙を除いた部分の体積割合（繊維絡合体充填率）が、３５％以上、さらには５０％以上、であって、９０％以下、さらには８０％以下であることが好ましい。前記繊維絡合体充填率が低すぎる場合には、繊維絡合体の表面形状が粗くなることにより、得られる研磨パッドの表面が粗くなって平坦化性能が低下する傾向があり、また、研磨の際に表出する研磨パッド表面の繊維密度が低くなる傾向がある。一方、前記繊維絡合体充填率が高すぎる場合には、繊維絡合体が緻密になり過ぎて、繊維束内部に高分子弾性体を充分に含浸させにくくなる。その結果、極細単繊維が充分に集束されなくなって、繊維が抜けて研磨の安定性が低下したり、脱落した繊維に砥粒が凝集したりする傾向がある。
【００４２】
本実施形態の研磨パッドを構成する極細単繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート等から形成される芳香族ポリエステル繊維；ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリヒドロキシブチレート−ポリヒドロキシバリレート共重合体等から形成される脂肪族ポリエステル繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６−１２等から形成されるポリアミド繊維；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、塩素系ポリオレフィンなどのポリオレフィン繊維；エチレン単位を２５〜７０モル％含有する変性ポリビニルアルコール等から形成される変性ポリビニルアルコール繊維；およびポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマー等から形成されるエラストマー繊維等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４３】
前記極細単繊維の中でも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃以上、さらには６０℃以上であって、吸水率が４質量％以下、さらには２質量％以下の熱可塑性樹脂からなる繊維が特に好ましい。
【００４４】
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度がこのような範囲である場合には、より高い剛性を維持することができるために平坦化性能がさらに高くなり、また、研磨の際においても、剛性が経時的に低下することがなく、研磨安定性や研磨均一性に優れた研磨パッドが得られる。ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、工業的な製造上、３００℃以下、さらには、１５０℃以下であることが好ましい。
【００４５】
また、前記熱可塑性樹脂の吸水率が４質量％以下である場合には、研磨の際においても、研磨パッドが砥粒スラリーを吸収し過ぎないことにより、経時的な剛性の低下がより抑制される。このような場合には、経時的な平坦化性能の低下が抑制され、また、研磨レートや研磨均一性が変動しにくい研磨パッドが得られる。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｔｇ７７℃、吸水率１質量％）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１質量％）、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１〜４質量％）、ポリブチレンナフタレート（Ｔｇ８５℃、吸水率１質量％）、ポリエチレンナフタレート（Ｔｇ１２４℃、吸水率１質量％）等から形成される芳香族ポリエステル系繊維；テレフタル酸とノナンジオールとメチルオクタンジオール共重合ポリアミド（Ｔｇ１２５〜１４０℃、吸水率１〜４質量％）等から形成される半芳香族ポリアミド系樹脂等が挙げられる。特に、ＰＥＴおよびイソフタル酸変性ＰＥＴ等の変性ＰＥＴは、後述する海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートから極細単繊維を形成する湿熱処理工程において大幅に捲縮するために、緻密で高密度の繊維絡合体を形成することができること、研磨シートの剛性を高めやすいこと、及び、研磨の際に水分による経時変化を発生しにくいこと、等の点からも好ましい。
【００４６】
本実施形態の研磨パッドは、前記繊維絡合体に高分子弾性体が充填されて複合化された構造を有する。
【００４７】
本実施形態において用いられる高分子弾性体の具体例としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル酸系エステル−（水添）イソプレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−水添イソプレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
【００４８】
前記高分子弾性体としては、吸水率が０．５〜８質量％、さらには、１〜６質量％の高分子弾性体が特に好ましい。高分子弾性体の吸水率がこのような範囲である場合には、研磨の際に研磨パッドに対する砥粒スラリーの高い濡れ性を維持できるとともに、剛性が経時的に低下することをより抑制することができる。これにより、高い研磨レートや、研磨均一性や研磨安定性を維持することができる。なお、高分子弾性体の吸水率とは、乾燥処理した高分子弾性体フィルムを室温の水に浸漬して飽和膨潤させたときの吸水率である。
【００４９】
このような吸水率を有する高分子弾性体は、高分子弾性体の架橋度を調整したり、高分子弾性体を構成する高分子に親水性の官能基を導入すること等により得ることができる。
【００５０】
具体的には、例えば高分子弾性体に、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を導入することにより、吸水率や親水性を調整することができる。これにより、研磨の際における、研磨パッドの砥粒スラリーに対する濡れ性を向上させることができる。
【００５１】
このような親水性基は高分子弾性体を製造する際のモノマー成分として、親水性基を有する成分を共重合することにより、高分子弾性体に導入することができる。このような親水性基を有するモノマー成分の共重合割合としては、０．１〜２０質量％、更には、０．５〜１０質量％であることが、吸水による膨潤軟化を最小限に抑えつつ、吸水率や濡れ性を高めることができる点から好ましい。
【００５２】
高分子弾性体は、それぞれ単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリウレタン系樹脂が、極細単繊維を集束したり、繊維束同士を結着したりするための接着性に優れており、研磨パッドの硬度を高め、研磨での経時的安定性に優れている点から好ましい。また、とくに、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有するポリウレタン樹脂が、研磨パッドの剛性、濡れ性、及び研磨の際の経時的安定性が高い点から好ましい。
【００５３】
前記高分子弾性体としては、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］が０．１〜１００ＭＰａ、さらには、１〜８０ＭＰａであることが好ましい。このような高分子弾性率は、高分子弾性体に架橋構造を形成させることにより得ることができる。なお、高分子弾性体が親水性基を有する場合には、一般に水で膨潤しやすく吸水率が高くなりすぎる傾向がある。このような場合には、架橋密度を調整することにより、吸水率を制御することができる。
【００５４】
本実施形態の研磨パッドは、従来から知られた、一般的な不織布タイプの研磨パッドに比べて、空隙を除いた部分の体積割合（研磨パッド充填率）が高い、すなわち、空隙率が低い。
【００５５】
具体的には、研磨パッド充填率は５５〜９５％であり、好ましくは６０〜９０％、さらに好ましくは、６０〜８０％の範囲である。前記研磨パッド充填率が５５％未満の場合には、表面の粗さが粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、平坦化性能が低下する。また、研磨中に硬度が変化して研磨安定性が低下する。一方、研磨パッド充填率が９５％を超える場合には、砥粒スラリーを充分に保持できなくなって、研磨レートが低下する。また、研磨パッドの剛性が高くなりすぎることにより、被研磨基材の表面の反りやうねりに追従しにくくなり、その結果、被研磨基材の全表面に対する平坦性（グローバル平坦性）が低下する。なお、前記研磨パッド充填率は、研磨パッドの見掛け密度を求め、また、研磨パッドの各構成材料の構成比およびそれぞれの密度から空隙率が０％のときの密度（理論密度）を算出し、「研磨パッドの見掛け密度／理論密度×１００（％）」の式により算出することができる。
【００５６】
本実施形態の研磨パッドにおいては、繊維束を形成する極細単繊維は、高分子弾性体により集束されている。このように、極細単繊維が集束されていることにより、研磨パッドの剛性が高くなる。極細単繊維が集束されていない場合には、極細単繊維が柔軟性を帯びるために、高い平坦化性能が得られない。また、繊維の抜けが多くなり、抜けた繊維に砥粒が凝集しやすくなる。ここで、極細単繊維が集束されているとは、繊維束内部に存在する極細単繊維の大部分が、繊維束内部に存在する高分子弾性体により接着され拘束されている状態を意味する。
【００５７】
また、複数の繊維束同士は、繊維束の外側に存在する高分子弾性体により結着されて、塊（バルク）状に存在していることが好ましい。このように、繊維束同士が結着されることにより、研磨パッドの形態安定性が向上して、研磨安定性が向上する。
【００５８】
極細単繊維の集束状態、及び、繊維束同士の結着状態は研磨パッドの断面の電子顕微鏡写真により確認することができる。
【００５９】
極細単繊維を集束している高分子弾性体、及び、極細繊維束同士を結着している高分子弾性体は非多孔質状であることが好ましい。なお、非多孔質状とは、多孔質状、または、スポンジ状（以下、単に、多孔質状とも言う）の高分子弾性体が有するような空隙（独立気泡）を実質的に有さない状態を意味する。具体的には、例えば、溶剤系ポリウレタンを凝固させて得られるような、微細な気泡を多数有する高分子弾性体ではないことを意味する。集束または結着している高分子弾性体が非多孔質状である場合には、研磨安定性が高くなり、また、研磨時のスラリー屑やパッド屑が空隙に堆積しにくくなるために、摩耗しにくく、また、研磨時のスラリー屑やパッド屑が空隙に堆積しにくくなるために、高い研磨レートを長時間維持することができる。更に、極細単繊維に対する接着強度が高くなるために、繊維の抜けに起因するスクラッチの発生を抑制することができる。さらに、より高い剛性が得られるために、平坦化性能に優れた研磨パッドが得られる。
【００６０】
本実施形態の研磨パッド中の繊維絡合体と高分子弾性体との比率は、質量比で、９０／１０〜５５／４５、さらには、８５／１５〜６５／３５の範囲であることが好ましい。繊維絡合体と高分子弾性体との質量比率が上記範囲である場合には、繊維束の断面積を大きくさせやすく、また、研磨パッド表面に表出する極細単繊維の密度を充分に高めることができる。その結果、研磨安定性、研磨レート、及び、被研磨基板の平坦性をより高めることができる。前記比率が高すぎる場合には繊維束の内部に高分子弾性体を充分に充填することが困難になり、低すぎる場合には繊維密度が不充分になる傾向がある。
【００６１】
本実施形態の研磨パッドにおいては、その厚み方向断面の単位面積当たり、繊維束が６００束／ｍｍ２以上存在する。このように繊維束が高密度で存在することにより、研磨の際に研磨パッドの表面に表出した繊維束が分繊またはフィブリル化することにより極細単繊維を形成し、これにより、砥粒スラリーの保持性が高くなるとともに、表面がソフトになって、スクラッチの発生が抑制される。
【００６２】
繊維束の束密度としては、その厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、１０００束／ｍｍ２以上であることが好ましく、４０００束／ｍｍ２以下、さらには、３０００束／ｍｍ２以下であることが好ましい。前記繊維束の密度が６００束／ｍｍ２未満である場合には、研磨パッド表面に形成される極細単繊維の繊維密度が低くなって、研磨レートが低下したり、平坦化性能が低下したりする。また繊維束の密度が高すぎる場合には、研磨パッド表面が緻密になりすぎて砥粒保持性が不充分になり、研磨レートが低下する傾向がある。なお、本実施形態の研磨パッドにおいては、厚み方向及び面方向において繊維束の繊維密度の斑が少ないことが、研磨安定性の点から好ましい。
【００６３】
また、本実施形態の研磨パッドは、５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）］が１００〜８００ＭＰａ、さらには、２００〜６００ＭＰａの範囲であることが好ましい。ＣＭＰによる研磨においては、研磨が進行するにつれて摩擦熱により研磨パッドの温度が５０℃程度にまで高くなる傾向がある。従って、研磨パッドが５０℃のときの貯蔵弾性率が小さすぎる場合には、研磨が進行するにつれて研磨パッドの剛性が低下してしまう。その結果、研磨レートや、被研磨基材の平坦性が低下する傾向がある。また、研磨パッドの貯蔵弾性率が大きすぎる場合には、研磨の際の剛性が高すぎてスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。
【００６４】
また、本実施形態の研磨パッドの２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度は、４５〜７５、さらには５０〜７０程度であることが好ましい。前記Ｄ硬度が高すぎる場合にはスクラッチが発生しやすくなり、低すぎる場合には平坦化性能が低下する傾向がある。なお、本実施形態の研磨パッドは、表面に極細単繊維が高い繊維密度で形成されるために、極細単繊維を含有しない研磨パッドに比べて表面がソフトである。そのために、Ｄ硬度を高めてもスクラッチが発生しにくい。
【００６５】
さらに、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が５０〜７０であることが好ましい。なお、［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が５０〜７０は、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が１３０〜８００ＭＰａ程度の研磨パッドにより得られる。
【００６６】
また、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］と２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］の比率（［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］／［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］は、０．９〜１．１程度であることが好ましい。前記比率が０．９以上の研磨パッドは、［Ｅ’（５０℃、ｄｒｙ）］／［Ｅ’（５０℃、ｗｅｔ）］が２．５以下程度の研磨パッドにより得られる。
【００６７】
なお、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃における研磨パッドのＤ硬度［Ｄ（２３℃、ｗｅｔ）］が４７〜７０である場合には、５０℃の温水で飽和膨潤させた時の２３℃におけるＣ硬度［Ｃ（２３℃、ｗｅｔ）］が９０〜９９、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの２３℃におけるＡ硬度［Ａ（２３℃、ｗｅｔ）］では９１〜９９程度にほぼ対応する。
【００６８】
また、本実施形態の研磨パッドは、テーバー摩耗（摩耗輪Ｈ−２２、荷重５００ｇ、１０００回）での摩耗減量が１０〜１５０ｍｇ、さらには、２０〜１００ｍｇであることが好ましい。摩擦減量が小さすぎる場合には、研磨中のドレッシング処理等において表面構造が自己更新されにくく、目詰まりが起こりやすくなって、研磨レートが低下したり、研磨パッド寿命が短くなりやすい。一方、摩耗減量が大きすぎる場合には、繊維が抜けやすくなり、そのために、研磨安定性が低下したり、脱落した繊維によりスクラッチが発生しやすくなる。また、研磨パッドの寿命も短くなる。本実施形態の研磨パッドは、摩耗しにくい集束された高い繊維密度の極細単繊維の繊維束からなる繊維絡合体と、高分子弾性体との比率を調整することにより摩耗減量を適宜調整することができる。
【００６９】
また、本実施形態の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が５〜４５質量％、さらには１０〜３０質量％であることが好ましい。前記吸水率が低すぎる場合には、砥粒スラリーの保持量が少なくなって、研磨レートが低下し、また、平坦化性能が低下する傾向がある。前記吸水率が高すぎる場合には、研磨中に硬度等の特性が変化しやすくなるために、研磨レートが経時的に低下する傾向がある。
【００７０】
本実施形態の研磨パッドは連通孔を有することが、吸水率を調整することが容易である点から好ましい。独立気泡構造のみでは研磨パッドに水が吸水されにくいため、５〜４５質量％の吸水率にすることは困難である。ここで、連通孔とは、研磨パッドの表面と裏面とを貫通する孔を意味する。
【００７１】
なお、連通孔構造における吸水率は研磨パッドの空隙に相関することから、研磨パッド中の空隙の割合を調整することにより、吸水率を調整することができる。連通孔の存在は、研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出することにより確認できる。
【００７２】
上記した吸水性は、連通孔構造を有することに加えて、濡れ性に優れた親水性の高分子弾性体を用いることにより容易に達成することができる。このような親水性の高分子弾性体としては、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数５以下、特に炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１つの親水性基を有する水性高分子弾性体等が挙げられる。
【００７３】
本実施形態の研磨パッドは、バフィング等によるパッド平坦化処理や、ダイヤモンド等のパッドドレッシングを用いた研磨前のシーズニング処理（コンディショニング処理）や、研磨時のドレッシィング処理を施すことにより、表面近傍に存在する繊維束を分繊、又はフィブリル化することにより極細単繊維を形成させていることが好ましい。フィブリル化された極細単繊維の繊維密度としては、６００本／ｍｍ２以上、さらには、１０００本／ｍｍ２以上、特には、２０００本／ｍｍ２以上であることが好ましい。前記繊維密度が低すぎる場合には、砥粒の保持性が不充分になる傾向がある。前記繊維密度の上限は特に限定されないが、生産性の点から、１００００００本／ｍｍ２程度である。また、研磨パッド表面の極細単繊維は立毛されていても、立毛されていなくても良い。極細単繊維が立毛されている場合には、研磨パッドの表面がよりソフトになるためにスクラッチの低減効果がより高くなる。一方、極細単繊維の立毛の程度が低い場合には、ミクロ平坦性を重視する用途に有利となる。このように用途に応じて表面状態を適宜選択することが好ましい。
【００７４】
［研磨パッドの製造方法］
次に、本実施形態の研磨パッドの製造方法の一例について詳しく説明する。
【００７５】
本実施形態の研磨パッドは、例えば、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えるような製造方法により得ることができる。
【００７６】
前記製造方法においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる工程を経ることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が緻密になる。そして、ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出することにより、極細繊維束からなる繊維絡合体が形成される。このとき、水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、極細繊維束を構成する極細単繊維が集束されるとともに、極細繊維束同士も集束される。このようにして、繊維密度が高く、空隙率が低く、極細単繊維が集束された剛性が高い研磨パッドが得られる。
以下に各工程について、詳しく説明する。
【００７７】
（１）ウェブ製造工程
本工程においては、はじめに、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造する。
【００７８】
前記海島型複合繊維は、水溶性熱可塑性樹脂と、前記水溶性熱可塑性樹脂と相溶性が低い非水溶性熱可塑性樹脂とをそれぞれ溶融紡糸した後、複合化させることにより得られる。そして、このような海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去または分解除去することにより、極細単繊維が形成される。海島型複合繊維の太さは、工業性の観点から、０．５〜３デシテックスであることが好ましい。
【００７９】
なお、本実施形態においては、極細単繊維を形成するための複合繊維として海島型複合繊維について詳しく説明するが、海島型繊維の代わりに多層積層型断面繊維等の公知の極細繊維発生型繊維を用いてもよい。
【００８０】
前記水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去できる熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。このような、水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶＡ系樹脂）；ポリエチレングリコール及び／又はスルホン酸アルカリ金属塩を共重合成分として含有する変性ポリエステル；ポリエチレンオキシド等が挙げられる。これらの中では、特に、ＰＶＡ系樹脂が以下の理由により、好ましく用いられる。
【００８１】
ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解することにより形成される極細単繊維が大きく捲縮する。このことにより繊維密度が高い繊維絡合体が得られる。また、ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解させるときに、形成される極細単繊維や高分子弾性体は実質的に分解または溶解されないので、極細単繊維や高分子弾性体の物性低下が起こりにくい。さらに、環境負荷も小さい。
【００８２】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位を主体とする共重合体をケン化することにより得られる。ビニルエステル単位を形成するためのビニル単量体の具体例としては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、及び、バーサティック酸ビニル等が挙げられる。これらは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、酢酸ビニルが工業性の点から好ましい。
【００８３】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位のみからなるホモＰＶＡであっても、ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位を構成単位として含有する変性ＰＶＡであってもよい。溶融紡糸性、水溶性、繊維物性を制御できる点から、変性ＰＶＡがより好ましい。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどの炭素数４以下のα−オレフィン類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類等が挙げられる。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の含有割合としては、１〜２０モル％、さらには、４〜１５モル％とくには、６〜１３モル％の範囲であることが好ましい。これらの中ではエチレン単位を４〜１５モル％、さらには、６〜１３モル％含有するエチレン変性ＰＶＡが海島型複合繊維の物性が高くなる点から好ましい。
【００８４】
ＰＶＡ系樹脂の粘度平均重合度は、２００〜５００、さらには、２３０〜４７０、とくには、２５０〜４５０の範囲であることが、安定な海島構造が形成する点、溶融紡糸性に優れた溶融粘度を示す点、及び、溶解時の溶解速度が速い点から好ましい。なお、前記重合度は、ＪＩＳ−Ｋ６７２６に準じて測定される。すなわち、ＰＶＡ樹脂を再ケン化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］から次式により求められる。
【００８５】
粘度平均重合度Ｐ＝（［η］×１０３／８．２９）（１／０．６２）
ＰＶＡ系樹脂のケン化度としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９８モル％、とくには、９４〜９９．９７モル％、殊には、９６〜９９．９６モル％の範囲であることが好ましい。前記ケン化度がこのような範囲である場合には、水溶性に優れ、熱安定性が良好で、溶融紡糸性に優れ、また、生分解性にも優れたＰＶＡ系樹脂が得られる。
【００８６】
前記ＰＶＡ系樹脂の融点としては、１６０〜２５０℃、さらには１７０〜２２７℃、特には１７５〜２２４℃、殊には１８０〜２２０℃の範囲であることが、機械的特性及び熱安定性に優れる点、及び溶融紡糸性に優れる点から好ましい。なお、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が高すぎる場合には、融点と分解温度が近づくために、溶融紡糸の際に分解を生じることにより、溶融紡糸性が低下する傾向がある。
【００８７】
また、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下する点から好ましくない。このような観点から、ＰＶＡ系樹脂の融点は、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて６０℃以上、さらには、３０℃以上低すぎないことが好ましい。
【００８８】
前記非水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去されない熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。
【００８９】
前記非水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、上述した、研磨パッドを構成する極細単繊維を形成するために用いられる、各種熱可塑性樹脂が用いられうる。
【００９０】
前記非水溶性熱可塑性樹脂は各種添加剤を含有してもよい。前記添加材の具体例としては、例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、滑剤、防汚剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、無機微粒子等が挙げられる。
【００９１】
次に、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して海島型複合繊維を形成し、得られた海島型複合繊維から長繊維ウェブを形成する方法について、詳しく説明する。
【００９２】
前記長繊維ウェブは、例えば、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより複合化した後、スパンボンド法により、延伸後、堆積させることにより得られる。このように、スパンボンド法によりウェブを形成することにより、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高く、形態安定性が良好な海島型複合繊維からなる長繊維ウェブが得られる。なお、長繊維とは、短繊維を製造するときのような切断工程を経ずに製造された繊維である。
【００９３】
海島型複合繊維の製造においては、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とがそれぞれ溶融紡糸され、複合化される。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比としては、５／９５〜５０／５０、さらには、１０／９０〜４０／６０の範囲であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比がこのような範囲である場合には、高密度の繊維絡合体が得られ、また、極細単繊維の形成性にも優れる。
【００９４】
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸により複合化した後、スパンボンド法により、長繊維ウェブを形成する方法について、以下に詳しく説明する。
【００９５】
はじめに、水溶性熱可塑性樹脂及び非水溶性熱可塑性樹脂をそれぞれ別々の押出機により溶融混練し、それぞれ異なる紡糸口金から溶融樹脂のストランドを同時に吐出させる。そして、吐出されたストランドを複合ノズルで複合させた後、紡糸ヘッドのノズル孔から吐出させることにより海島型複合繊維を形成する。溶融複合紡糸においては、海島型複合繊維における島数は４〜４０００島／繊維、さらには１０〜１０００島／繊維にすることが、繊維密度の高い繊維束が得られる点から好ましい。
【００９６】
前記海島型複合繊維は冷却装置で冷却された後、エアジェット・ノズルなどの吸引装置を用いて目的の繊度となるように１０００〜６０００ｍ／分の引き取り速度に相当する速度の高速気流により延伸される。その後、延伸された複合繊維を移動式の捕集面の上に堆積することにより長繊維ウェブが形成される。なお、このとき、必要に応じて堆積された長繊維ウェブを、部分的に圧着してもよい。繊維ウェブの目付量は、２０〜５００ｇ／ｍ２の範囲であることが均一な繊維絡合体が得られ、また、工業性の点から好ましい。
【００９７】
（２）ウェブ絡合工程
次に、得られた前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程について説明する。
【００９８】
ウェブ絡合シートは、ニードルパンチや高圧水流処理等の公知の不織布製造方法を用いて長繊維ウェブに絡合処理を行うことにより形成される。以下に、代表例として、ニードルパンチによる絡合処理について詳しく説明する。
【００９９】
はじめに、長繊維ウェブに針折れ防止油剤、帯電防止油剤、絡合向上油剤などのシリコーン系油剤または鉱物油系油剤を付与する。なお、目付ムラを低減させるために、２枚以上の繊維ウェブを、クロスラッパーにより重ね合わせ、油剤を付与してもよい。
【０１００】
その後、例えば、ニードルパンチにより三次元的に繊維を絡合させる絡合処理を行う。ニードルパンチ処理を行うことにより、繊維密度が高く、繊維の抜けを起こしにくいウェブ絡合シートが得られる。なお、ウェブ絡合シートの目付量は、目的とする研磨パッドの厚さ等に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えば、１００〜１５００ｇ／ｍ２の範囲であることが取扱い性に優れる点から好ましい。
【０１０１】
油剤の種類や量、及び、ニードルパンチにおけるニードル形状、ニードル深度、パンチ数などのニードル条件は、ウェブ絡合シートの層間剥離力が高くなるような条件が適宜選択される。バーブ数は針折れが生じない範囲で多いほうが好ましく、具体的には、例えば、１〜９バーブの中から選ばれる。ニードル深度は重ね合わせたウェブ表面までバーブが貫通するような条件、かつ、ウェブ表面にニードルパンチ後の模様が強く出ない範囲で設定することが好ましい。また、ニードルパンチ数はニードル形状、油剤の種類と使用量等により調整されるが、具体的には、５００〜５０００パンチ／ｃｍ２が好ましい。また、絡合処理後の目付量が、絡合処理前の目付量の質量比で１．２倍以上、さらには、１．５倍以上となるように絡合処理することが、繊維密度が高い繊維絡合体が得られ、また、繊維の抜けを低減できる点から好ましい。上限は特に限定されないが、処理速度の低下による製造コストの増大を避ける点で４倍以下であることが好ましい。
【０１０２】
ウェブ絡合シートの層間剥離力は、２ｋｇ／２．５ｃｍ以上、さらには、４ｋｇ／２．
５ｃｍ以上であることが、形態保持性が良好で、且つ、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高い繊維絡合体が得られる点から好ましい。なお、層間剥離力は、三次元絡合の度合いの目安になる。層間剥離力が小さすぎる場合には、繊維絡合体の繊維密度が充分に高くない。また、絡合不織布の層間剥離力の上限は特に限定されないが、絡合処理効率の点から３０ｋｇ／２．５ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１０３】
また、研磨パッドの硬さを調節する目的で、必要に応じて、上記のようにして得られた不織布であるウェブ絡合シートに、さらに極細単繊維からなる編物または織物（編織物）を重ねて、ニードルパンチング処理および／または高圧水流処理により絡合処理を行うことにより、編織物が絡合一体化された絡合不織布、例えば、編織物／絡合不織布、絡合不織布／編織物／絡合不織布などの積層構造体をウェブ絡合シートとして用いてもよい。
【０１０４】
前記編織物を構成する極細単繊維は、特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステルエラストマー等から形成されるポリエステル系繊維；ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド、ポリアミドエラストマー等から形成されるポリアミド系繊維；ウレタン系ポリマー、オレフィン系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー等からなる繊維が好ましく用いられる。これらの中では、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ナイロン６、ナイロン６６等から形成される繊維が、工業性の点から好ましい。
【０１０５】
また、前記編織物を形成するための海島型複合繊維の除去成分の具体例としては、例えば、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ＰＶＡ系樹脂、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド等が挙げられる。これらの中では、溶解除去する際に大きな収縮を生じる点からＰＶＡ系樹脂が好ましく用いられる。
【０１０６】
（３）湿熱収縮処理工程
次に、ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、ウェブ絡合シートの繊維密度及び絡合度合を高めるための湿熱収縮処理工程について説明する。なお、本工程においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が特に高くなる。
【０１０７】
湿熱収縮処理は、スチーム加熱により行うことが好ましい。
【０１０８】
スチーム加熱条件としては、雰囲気温度が６０〜１３０℃の範囲で、相対湿度７５％以上、さらには相対湿度９０％以上で、６０〜６００秒間加熱処理することが好ましい。このような加熱条件の場合には、ウェブ絡合シートを高収縮率で収縮させることができるので好ましい。なお、相対湿度が低すぎる場合には、繊維に接触した水分が速やかに乾燥することにより、収縮が不充分になる傾向がある。
【０１０９】
湿熱収縮処理は、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上、さらには、４０％以上になるように収縮させることが好ましい。このように高い収縮率で収縮させることにより、高い繊維密度が得られる。前記面積収縮率の上限は特に限定されないが、収縮の限度や処理効率の点から８０％以下程度であることが好ましい。
なお、面積収縮率（％）は、下記式（１）：
（収縮処理前のシート面の面積−収縮処理後のシート面の面積）／収縮処理前のシート面の面積×１００・・・（１）、により計算される。前記面積は、シートの表面の面積と裏面の面積の平均面積を意味する。
【０１１０】
このように湿熱収縮処理されたウェブ絡合シートは、海島型複合繊維の熱変形温度以上の温度で加熱ロールや加熱プレスすることにより、さらに、繊維密度が高められてもよい。
【０１１１】
また、湿熱収縮処理前後におけるウェブ絡合シートの目付量の変化としては、収縮処理後の目付量が、収縮処理前の目付量に比べて、１．２倍（質量比）以上、さらには、１．５倍以上で、４倍以下、さらには３倍以下であることが好ましい。
【０１１２】
（４）繊維束結着工程
ウェブ絡合シートの極細繊維化処理を行う前に、ウェブ絡合シートの形態安定性を高める目的や、得られる研磨パッドの空隙率を低減させることを目的として、必要に応じて、収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、予め、前記繊維束を結着させておいてもよい。
【０１１３】
本工程においては、収縮処理された前記ウェブ絡合シートに、前記高分子弾性体の水性液を含浸させ、乾燥凝固させることにより、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体を充填する。水性液の状態で高分子弾性体を含浸させ、乾燥凝固させることにより、高分子弾性体を形成することができる。高分子弾性体の水性液は、高濃度で粘度が低く、含浸浸透性にも優れているために、高充填しやすい。また、繊維に対する接着性にも優れている。従って、本工程により充填された高分子弾性体は、長繊維の海島型複合繊維を強固に拘束する。
【０１１４】
高分子弾性体の水性液とは、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に溶解した水性溶液、又は、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に分散させた水性分散液である。なお、水性分散液には、懸濁分散液及び乳化分散液が含まれる。特に、耐水性に優れている点から、水性分散液を用いることがより好ましい。
【０１１５】
高分子弾性体としては、極細単繊維に対する結着性が高い点から、水素結合性高分子弾性体が好ましい。水素結合性高分子弾性体とは、例えば、ポリウレタン系弾性体、ポリアミド系弾性体、ポリビニルアルコール系弾性体等のように、水素結合により結晶化あるいは凝集する高分子弾性体である。水素結合性高分子弾性体は、接着性が高く、繊維絡合体の形態保持性を向上させ、また、繊維の抜けを抑制する。
【０１１６】
以下に、高分子弾性体としてポリウレタン系弾性体を用いる場合について、代表例として詳しく説明する。
【０１１７】
ポリウレタン系弾性体としては、平均分子量２００〜６０００の高分子ポリオールと有機ポリイソシアネ−トと、鎖伸長剤とを、所定のモル比で反応させることにより得られる各種のポリウレタン樹脂が挙げられる。
【０１１８】
前記高分子ポリオールの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ（メチルテトラメチレングリコール）などのポリエーテル系ポリオールおよびその共重合体；ポリブチレンアジペートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレン アジペート）ジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレン セバケート）ジオール、ポリカプロラクトンジオールなどのポリエステル系ポリオールおよびその共重合体；ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレン カーボネート）ジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオールなどのポリカーボネート系ポリオールおよびその共重合体；ポリエステルカーボネートポリオール等が挙げられる。また、必要に応じて、トリメチロールプロパン等の３官能アルコールやペンタエリスリトール等の４官能アルコールなどの多官能アルコール、又は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等の短鎖アルコールを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、非晶性のポリカーボネート系ポリオール、脂環式ポリカーボネート系ポリオール、直鎖状ポリカーボネート系ポリオール、及び、これらのポリカーボネート系ポリオールとポリエーテル系ポリオール又はポリエステル系ポリオールとの混合物を用いることが、耐加水分解性や耐酸化性等の耐久性に優れた研磨シートが得られる点から好ましい。また、炭素数５以下、特には炭素数３以下のポリアルキレングリコール基を含有する水性高分子弾性体は、水に対する濡れ性がとくに良好になる点から好ましい。
【０１１９】
前記有機ポリイソシアネートの具体例としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネート等の無黄変型ジイソシアネート；２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートポリウレタン等の芳香族ジイソシアネート、等が挙げられる。また、必要に応じて、３官能イソシアネートや４官能イソシアネートなどの多官能イソシアネートを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが、繊維に対する接着性が高く、また、硬度が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【０１２０】
前記鎖伸長剤の具体例としては、例えば、ヒドラジン、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、ノナメチレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；ジエチレントリアミンなどのトリアミン類；トリエチレンテトラミンなどのテトラミン類；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオールなどのジオール類；トリメチロールプロパンなどのトリオール類；ペンタエリスリトールなどのペンタオール類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ヒドラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミンおよびその誘導体、エチレントリアミンなどのトリアミンの中から２種以上組み合わせて用いることが、短時間で硬化反応が完了する点から好ましい。また、鎖伸長反応時に、鎖伸長剤とともに、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのモノアミン類；４−アミノブタン酸、６−アミノヘキサン酸などのカルボキシル基含有モノアミン化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのモノオール類を併用してもよい。
【０１２１】
また、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）吉草酸などのカルボキシル基含有ジオール等を併用して、ポリウレタン系弾性体の骨格にカルボキシル基などのイオン性基を導入することにより、水に対する濡れ性をさらに向上させることができる。
【０１２２】
また、高分子弾性体の吸水率や貯蔵弾性率を制御するために、ポリウレタンを形成するモノマー単位が有する官能基と反応し得る官能基を分子内に２個以上含有する架橋剤や、ポリイソシアネート系化合物、多官能ブロックイソシアネート系化合物等の自己架橋性の化合物を添加することのより、架橋構造を形成することが好ましい。
【０１２３】
前記モノマー単位の官能基と架橋剤の官能基との組み合わせとしては、カルボキシル基とオキサゾリン基、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とシクロカーボネート基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボニル基とヒドラジン誘導体、ヒドラジド誘導体などが挙げられる。これらの中では、カルボキシル基を有するモノマー単位とオキサゾリン基、カルボジイミド基またはエポキシ基を有する架橋剤と組み合わせ、水酸基またはアミノ基を有するモノマー単位とブロックイソシアネート基を有する架橋剤との組み合わせ、およびカルボニル基を有するモノマー単位とヒドラジン誘導体またはヒドラジド誘導体との組み合わせが、架橋形成が容易であり、得られる研磨パッドの剛性や耐磨耗性が優れる点から、特に好ましい。なお、架橋構造は、極細繊維絡合体にポリウレタン樹脂を付与した後の熱処理工程において形成することが、高分子弾性体の水性液の安定性を維持する点から好ましい。これらの中でも、架橋性能や水性液のポットライフ性が優れ、また安全面でも問題のないカルボジイミド基および／またはオキサゾリン基が特に好ましい。カルボジイミド基を有する架橋剤としては、例えば日清紡績株式会社製「カルボジライトＥ−０１」、「カルボジライトＥ−０２」、「カルボジライトＶ−０２」などの水分散カルボジイミド系化合物を挙げることができる。また、オキサゾリン基を有する架橋剤としては、例えば日本触媒株式会社製「エポクロスＫ−２０１０Ｅ」、「エポクロスＫ−２０２０Ｅ」、「エポクロスＷＳ−５００」などの水分散オキサゾリン系化合物を挙げることができる。架橋剤の配合量としては、ポリウレタン系樹脂に対して、架橋剤の有効成分が１〜２０質量％であることが好ましく、１．５〜１質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【０１２４】
また、極細単繊維との接着性を高め繊維束の剛性を高める点から、ポリウレタン系樹脂中の高分子ポリオールの成分の含有率としては、６５質量％以下、さらには、６０質量％以下であることが好ましい。また、４０質量％以上、さらには、４５質量％以上であることが適度な弾性を付与することによりスクラッチの発生を抑制することができる点から好ましい。
【０１２５】
また、ポリウレタン樹脂は、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、防黴剤、発泡剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、染料、顔料、無機微粒子等をさらに含有してもよい。
【０１２６】
ポリウレタン樹脂を水性溶液または水性分散液にする方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基などの親水性基を有する単量体を共重合成分として用いることにより、水性媒体に対する分散性をポリウレタン樹脂に付与する方法、または、ポリウレタン樹脂に界面活性剤を添加して、乳化又は懸濁させる方法が挙げられる。また、水性高分子弾性体は水に対する濡れ性に優れる特性が有り、砥粒を均一且つ多量に保持ことに有利である。
【０１２７】
前記乳化又は懸濁に用いられる界面活性剤の具体例としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのノニオン性界面活性剤などが挙げられる。また、反応性を有する、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。また、界面活性剤の曇点を適宜選ぶことにより、ポリウレタン樹脂に感熱ゲル化性を付与することもできる。
【０１２８】
ポリウレタン樹脂の水性分散液の分散平均粒子径としては、０．０１〜１μｍ、さらには、０．０３〜０．５μｍであることが好ましい。
【０１２９】
本工程においては、高分子弾性体を形成するために、従来一般的に用いられている高分子弾性体の有機溶媒溶液を用いる代わりに、高分子弾性体の水性液を用いている。このように高分子弾性体の水性液を用いることにより、より高い濃度で高分子弾性体を含有する樹脂液を含浸させることができる。そして、これにより、得られる研磨パッドの空隙率を低下させることができる。
【０１３０】
高分子弾性体の水性液の含浸する固形分濃度は、１５質量％以上、さらには、２５質量％以上であることが、空隙率を充分に低下させることができる点から好ましい。
【０１３１】
前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸する方法としては、例えば、ナイフコーター、バーコーター、又はロールコーターを用いて、または、ディッピングする方法が挙げられる。
【０１３２】
そして、高分子弾性体の水性液が含浸されたウェブ絡合シートを乾燥することにより、高分子弾性体を凝固させることができる。乾燥方法としては、５０〜２００℃の乾燥装置中で熱処理する方法や、赤外線加熱の後に乾燥機中で熱処理する方法等が挙げられる。
【０１３３】
なお、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させた後、乾燥する場合、該水性液がウェブ絡合シートの表層に移行（マイグレーション）することにより、均一な充填状態が得られないことがある。このような場合には、水性液の高分子弾性体の粒径を調整すること；高分子弾性体のイオン性基の種類や量を調整すること、あるいは、ｐＨ等を変えてその安定性を調整すること；１価または２価のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、ノニオン系乳化剤、会合型水溶性増粘剤、水溶性シリコーン系化合物などの会合型感熱ゲル化剤、または、水溶性ポリウレタン系化合物を併用すること等により、４０〜１００℃程度における水分散安定性を低下させること；等によりマイグレーションを抑制することができる。なお、必要に応じて、高分子弾性体が表面に偏在するようにマイグレーションさせてもよい。
【０１３４】
（５）極細繊維形成工程
次に、水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維を形成する極細繊維形成工程について説明する。
【０１３５】
本工程は、水溶性熱可塑性樹脂を除去することにより極細単繊維を形成する工程である。このとき、前記ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に、後の高分子弾性体充填工程において、高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維が集束される。
【０１３６】
極細繊維化処理は、ウェブ絡合シート又は、ウェブ絡合シートと水性高分子弾性体との複合体を、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等で熱水加熱処理することにより、海成分を形成する水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去、または、分解除去する処理である。
【０１３７】
熱水加熱処理条件の具体例としては、例えば、第１段階として、６５〜９０℃の熱水中に５〜３００秒間浸漬した後、さらに、第２段階として、８５〜１００℃の熱水中で１００〜６００秒間処理することが好ましい。また、溶解効率を高めるために、必要に応じて、ロールでのニップ処理、高圧水流処理、超音波処理、シャワー処理、攪拌処理、揉み処理等を行ってもよい。
【０１３８】
本工程においては、海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解して極細単繊維を形成する際に、極細繊維が大きく捲縮される。この捲縮により繊維密度が緻密になるために、高密度の繊維絡合体が得られる。
【０１３９】
（６）高分子弾性体充填工程
次に、極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填することにより、前記極細単繊維を集束するとともに、長繊維を拘束する工程について説明する。
【０１４０】
極細繊維形成工程（５）において、海島型複合繊維に極細繊維化処理を施すことにより、水溶性熱可塑性樹脂が除去されて極細繊維束の内部に空隙が形成される。本工程においては、このような空隙に高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維を集束するとともに、研磨パッドの空隙率を低下させることができる。なお、極細単繊維が繊維束を形成している場合には、毛細管現象により高分子弾性体の水性液が含浸されやすいので極細単繊維はより集束されて拘束されやすい。
【０１４１】
本工程に用いられる高分子弾性体の水性液は、繊維束結着工程（４）で説明した高分子弾性体の水性液と同様のものが用いられうる。
【０１４２】
本工程において極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填する方法は、繊維束結着工程（４）で用いられる方法と同様の方法が適用できる。このようにして、研磨パッドが形成される。
【０１４３】
［研磨パッドの後加工］
得られた研磨パッドは、必要に応じて、成形処理、平坦化処理、起毛処理、積層処理、及び表面処理等の後加工処理が施されてもよい。
【０１４４】
前記成形処理、及び平坦化処理は、得られた研磨パッドを研削により所定の厚みに熱プレス成形したり、所定の外形に切断したりする加工である。研磨パッドとしては、厚み０．５〜３ｍｍ程度に研削加工されたものであることが好ましい。
【０１４５】
前記起毛処理とは、サンドペーパー、針布、ダイヤモンド等により研磨パッド表面に機械的な摩擦力や研磨力を与えて、集束された極細単繊維を分繊する処理である。このような起毛処理により、研磨パッド表層部に存在する繊維束がフィブリル化され、表面に多数の極細単繊維が形成される。
【０１４６】
前記積層処理とは、得られた研磨パッドを基材に張り合わせて積層化することにより剛性を調整する処理である。例えば、研磨パッドを硬度の低い弾性体シートと積層することにより、被研磨面のグローバル平坦性（非研磨基材全体の平坦性）を向上させることができる。なお、積層の際の接着は、溶融接着でも、接着剤や粘着剤を介した接着であってもよい。前記基材の具体例としては、例えば、ポリウレタン等からなる弾性スポンジ体；ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の商品名Ｓｕｂａ４００）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴムやポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーからなる弾性樹脂フィルム；発泡プラスチック；編物、織物等のシート状基材が挙げられる。
【０１４７】
また、前記表面処理は、砥粒スラリーの保持性や排出性を調整するために研磨パッド表面に、格子状、同心円状、渦巻き状等の溝や孔を形成する処理である。
【０１４８】
［研磨方法］
以下に、本実施形態の研磨パッドを用いた研磨の一例として、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）について、図４の模式説明図を参照しながら説明する。
【０１４９】
図４中、２０は研磨装置、２１はターンテーブル、２２は砥粒スラリー供給管、２３はコンディショナ、２４は被研磨基材である。また、ターンテーブル２１の表面には、研磨パッド１０が貼られている。
【０１５０】
ターンテーブル２１は研磨装置２０に備えられた図略のモータにより高速回転される。ＣＭＰにおいては、高速回転するターンテーブル２１に貼られた研磨パッド１０に砥粒スラリー供給管２２から砥粒スラリー２５が少量ずつ供給される。そして、被研磨基材２４は、研磨装置２０に備えられた図略の荷重手段により荷重が掛けられることにより、その表面が研磨される。また、研磨パッド１０は、研磨の経時変化を抑制するために、コンディショナ２３により表面の目立てが施される。
【０１５１】
砥粒スラリーは、水やオイルなどの液状媒体に、シリカ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤が分散されたスラリーである。また、砥粒スラリーは、必要に応じて、塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有してもよい。
【０１５２】
また、ＣＭＰを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。
【０１５３】
前記コンディショナとしては、好ましくは＃５０〜＃１０００、さらに好ましくは＃１００〜＃６００の範囲のダイヤモンド等のドレッサーが用いられる。なお、コンディショニングは被研磨基材２４を研磨する前に行っても、研磨中に行ってもよい。また、被研磨基材２４の研磨と研磨パッド１０のコンディショニングとを交互に行ってもよい。ダイヤモンドドレッサーの番手が小さすぎる場合には、表面粗さが粗くなる傾向があり、一方、大きすぎる場合には、コンディショニングに時間がかかる傾向がある。
【０１５４】
本実施形態の研磨パッドは、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、液晶部材、光学素子、水晶、光学基板、電子回路基板、電子回路マスク基板、多層配線基板、ハードディスク、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステムズ）基材等の研磨に好ましく用いられる。
【０１５５】
半導体ウエハや半導体デバイスの具体例としては、例えば、酸化シリコン、酸化フッ化シリコン、有機ポリマーなどの絶縁膜；銅、アルミニウム、タングステンなどの配線材金属膜；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタンなどのバリアメタル膜を表面に有する基材が挙げられる。
【０１５６】
研磨においては、一次研磨、二次研磨（調整研磨）、仕上げ研磨、鏡面研磨等何れの研磨にも用いられる。また、研磨部分としては、基材の表面、裏面、端面のいずれであってもよい。
【０１５７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【実施例】
【０１５８】
［実施例１］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂（以下、ＰＶＡ系樹脂という）と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−ト（以下、変性ＰＥＴという：Ｔｇ７７℃、吸水率１質量％、公定水分率０．４質量％）とを２０：８０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。なお、溶融複合紡糸用口金は、島数が２５島／繊維で、口金温度は２６０℃であった。そして、エジェクター圧力を紡糸速度４０００ｍ／ｍｉｎとなるように調整して、平均繊度２．０ｄｔｅｘの長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）が得られた。
【０１５９】
得られたスパンボンドシートをクロスラッピングにより１６枚重ねて、総目付が４８０ｇ／ｍ２の重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブに、針折れ防止油剤をスプレーした。次に、バーブ数１個でニードル番手４２番のニードル針、及びバーブ数６個でニードル番手４２番のニードル針を用いて、重ね合わせウェブを１８００パンチ／ｃｍ２でニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は７４０ｇ／ｍ２、層間剥離力は１０．０ｋｇ／２．５ｃｍであった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は３５％であった。
【０１６０】
次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。このときの面積収縮率は５０％であった。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることにより、目付量１４８０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７８ｇ／ｃｍ３、厚み１．９０ｍｍのウェブ絡合シートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の厚みの０．７０倍であった。
【０１６１】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、第１のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分４０質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ａは、ポリカーボネート系ポリオールと、炭素数２〜３のポリアルキレングリコールと、炭素数４のポリアルキレングリコールとを、６：０．５：３．５（モル比）で混合したポリカーボネート／ポリエーテル（６／４）系をポリオール成分とする無黄変型ポリウレタン樹脂を含浸させ、熱処理することにより得られた、吸水率５質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］が６０ＭＰａの高分子弾性体である。このとき水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１５質量％であった。そして、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で乾燥凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、それを１４０℃で熱プレスすることにより、目付量１７００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．９６ｇ／ｃｍ３、厚み１．７８ｍｍのシートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の厚みの０．８８倍であった。そして、バフィング処理を行うことにより、表面と裏面とを平坦化した。
【０１６２】
次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートをニップ処理、及び高圧水流処理しながら９５℃の熱水中に１０分間浸漬することによりＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより、極細単繊維の平均繊度が０．１ｄｔｅｘ、目付量１４００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７６ｇ／ｃｍ３、厚み１．８５ｍｍである、ポリウレタン弾性体Ａと繊維絡合体との複合体を得た。
【０１６３】
そして、前記複合体に、第２のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ｂの水性分散液（固形分３５質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ｂは、ポリカーボネート系ポリオールと炭素数２〜３のポリアルキレングリコールとを９９．８：０．２（モル比）で混合した混合物をポリオール成分とし、カルボキシル基含有モノマーを１．５質量％含有する無黄変型ポリウレタン樹脂１００質量部にカルボジイミド系架橋剤５質量部を含浸させ、熱処理することにより架橋構造を形成させた高分子弾性体である。ポリウレタン弾性体Ｂの吸水率は２質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］は４０ＭＰａであった。このとき水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１５質量％であった。次に、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理することにより、研磨パッド前駆体が得られた。得られた研磨パッド前駆体は、目付量１６１０ｇ、見掛け密度０．８７ｇ／ｃｍ３、厚さ１．８５ｍｍであった。
【０１６４】
得られた研磨パッド前駆体は、研削加工され、さらに、直径５１ｃｍの円形状に切断され、表面に幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を格子状に１５．０ｍｍ間隔で形成することにより、見掛け密度０．８７ｇ／ｃｍ３、厚さ１．４ｍｍの円形状の研磨パッドが得られた。
【０１６５】
得られた研磨パッドを以下の評価方法により、評価した。
【０１６６】
（１）研磨パッドの見掛け密度及び研磨パッド充填率
ＪＩＳ Ｋ ７１１２に準じて、得られた研磨パッドの見掛け密度を測定した。一方、研磨パッドを構成する各構成成分の構成比率と各構成成分の密度とから、空隙が存在しない場合の繊維絡合体と高分子弾性体との複合体の理論密度を算出した。そして、前記理論密度に対する前記見掛け密度の割合を、研磨パッド充填率（研磨パッドの空隙を除いた部分の体積割合）とした。なお、各成分の密度は、例えば、変性ＰＥＴ（１．３８ｇ／ｃｍ３）、ポリウレタン弾性体（１．０５ｇ／ｃｍ３）、ＰＶＡ系樹脂（１．２５ｇ／ｃｍ３）である。
【０１６７】
（２）繊維絡合体の空隙を除いた部分の体積割合（繊維絡合体充填率）
（１）で求めた研磨パッド充填率から、高分子弾性体のかさ密度と構成比率の積から求めた高分子弾性体の充填率を減じることにより、繊維絡合体の平均空隙率を算出した。
【０１６８】
（３）極細単繊維の平均断面積、及び、繊維束内部の極細単繊維の集束状態の確認
得られた研磨パッドをカッター刃を用いて厚み方向に切断することにより、厚み方向の切断面を形成した。そして、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から切断面に存在する極細単繊維の断面積を求めた。ランダムに選択した１００個の断面積を平均した値を平均断面積とした。また、集束状態は、得られた画像を観察し、繊維束の外周を構成する極細単繊維のみならず、内部の極細単繊維同士が高分子弾性体によって接着一体化されている状態を集束されている場合を「有」、繊維束の内部に高分子弾性体が存在していないか、あるいは、わずかしか存在しておらず、極細単繊維同士が殆ど接着一体化されていない状態を集束されていない場合を「無」と判断した。
【０１６９】
（４）単位面積当たりの繊維束の束数（繊維束密度）
前記「（３）極細単繊維の平均断面積」の評価で用いた画像を観察し、切断面に存在する繊維束のうち、切断面に対してほぼ垂直に存在する繊維束の束数を数えた。画像１枚あたりの繊維束の本数を数えた部分の面積は約０．５ｍｍ２であった。そして、数えられた繊維束の束数を０．５ｍｍ２で割ることにより１ｍｍ２当たりに存在する繊維束の束数を計算した。１０枚の画像について単位面積当たりの繊維束の束数を求め、得られた１０個の値を平均した値を、繊維束の単位面積当たりの束数とした。
【０１７０】
（５）繊維束の平均断面積、及び４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の割合
研磨パッドをランダムな方向に複数個所切断し、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記各切断面をＳＥＭにより５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。得られた画像から繊維束の断面をランダムに１０００個選択した。そして、各繊維束の断面積を測定した。そして、測定された１０００個の断面積の平均を求めた。また、１０００個の繊維束断面積のうち、４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の数の割合を「４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の割合（％）」とした。
【０１７１】
（６）研磨パッドの表面における極細単繊維の断面積および繊維密度
研磨処理した後の研磨パッドの表面を酸化オスミウムで染色し、ＳＥＭにより１００〜２００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から極細単繊維の平均断面積および繊維密度（１ｍｍ２あたりの極細単繊維の本数）を測定した。なお、測定はランダムに選択した１００箇所で行った。得られた１００点の平均断面積及び密度の平均値を、極細単繊維の断面積および密度とした。
【０１７２】
（７）ウェブ絡合シートの層間剥離力
ＪＩＳ Ｋ６８５４−３に準拠して、湿熱収縮処理前のウェブ絡合シートを縦２３ｃｍ、幅２．５ｃｍの形状に切断して試験片を作製した。そして、前記試験片の一端に、厚み方向に対して垂直な方向で、厚み方向の中央部にカミソリで切れ目を入れた後、手で引っ張って約１００ｍｍ剥離した。そして得られた２つの剥離部分の両端を引張試験機のチャックに挟んだ。そして、引張試験機により、引張速度１００ｍｍ／分で引っ張ったときの応力−ひずみ曲線（ＳＳ曲線）を得、ＳＳ曲線の平坦部分が示す平均応力から層間剥離力を求めた。なお、Ｎ＝３のときの平均値を層間剥離力とした。
【０１７３】
（８）研磨パッドのＤ硬度
ＪＩＳ Ｋ ７３１１に準じて、２３℃における研磨パッドのＤ硬度を測定した。
【０１７４】
（９）研磨パッドの５０℃における貯蔵弾性率
研磨パッドを縦４ｃｍ×横０．５ｃｍにカットし、動的粘弾性測定装置（ＤＶＥレオスペクトラー、（株）レオロジー社製）を用いて、周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分の条件で５０℃における動的粘弾性率を測定し、貯蔵弾性率を算出した。
【０１７５】
（１０）連通孔構造の有無
研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出するか否かを観察することにより、連通孔構造の有無を確認した。
【０１７６】
（１１）研磨パッドの研磨性能評価
円形状研磨パッドの裏面に粘着テープを貼り付けた後、研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に装着した。そして、番手＃３２５のダイヤモンドドレッサー（三菱マテリアル株式会社製のＭＥＣ３２５Ｌ）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で、蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面を研削することによりコンディショニング（シーズニング）を行った。
【０１７７】
次に、プラテン回転数５０回転／分、ヘッド回転数４９回転／分、研磨圧力３５ｋＰａの条件において、キャボット社製研磨スラリーＳＳ１２を１２０ｍｌ／分の速度で供給しながら、酸化膜表面を有する直径６インチのシリコンウエハを１００秒間研磨した。そして、研磨後のシリコンウエハ面内の任意の４９点の厚みを測定し、各点における研磨された厚みを研磨時間で除することにより、研磨レート（ｎｍ／分）を求めた。そして、４９点の研磨レートの平均値を研磨レート（Ｒ）とし、また、その標準偏差（σ）を求めた。
【０１７８】
そして、下式により平坦性を評価した。なお、平坦性の値が小さいほど、平坦化性能に優れていることを示す。
【０１７９】
平坦性（％）＝（σ／Ｒ）×１００
次に、前記研磨した研磨パッドを湿潤状態で２５℃で２４時間放置した。そして、その後、シーズニングを行った後、再度、同様に研磨を行った後の、研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１８０】
さらに、シーズニングと研磨とを交互に３００回繰り返し、３００回目の研磨時の研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１８１】
また、ウエハ表面検査装置Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて、各研磨後のシリコンウエハの表面に存在する０．１６μｍ以上の大きさの傷の数を測定することにより、スクラッチ性を評価した。
〈評価結果〉
得られた円形状の研磨パッドは、目付量１２２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８７ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、Ｄ硬度は６２であった。また、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は７３／２７であった。
【０１８２】
また、ＳＥＭによる観察から、ポリウレタン弾性体が繊維束の内部に存在しており、極細単繊維を集束していることが確認された。また、高分子弾性体が前記繊維束同士を結着していることが確認された。また、前記ポリウレタン弾性体が非多孔質状であることが確認された。得られた研磨パッドの断面の１００倍のＳＥＭ写真を図５に、５００倍のＳＥＭ写真を図６に示す。
【０１８３】
また、極細単繊維の平均断面積は７μｍ２であり、単位面積当たりの繊維束の束数は１５００束／ｍｍ２であった。また、研磨パッド充填率は６７％であり、４０μｍ２以上の断面積を有する繊維束の割合は９０％であり、繊維束断面積の平均は１５０μｍ２であった。さらに、５０℃における貯蔵弾性率は５２０ＭＰａであった。また、繊維絡合体充填率は４６％であった。また、研磨パッド表面の極細単繊維の平均断面積は７μｍ２であり、その密度は３５００本／ｍｍ２であった。結果を表１にまとめて示す。
【０１８４】
［実施例２］
第１のポリウレタン弾性体の水性分散液、及び第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の濃度をそれぞれ２５質量％として、水性分散液の固形分付着量をウェブ絡合シートの質量に対してそれぞれ１２質量％とした以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１１９０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８５ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、研磨パッド充填率６０％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は８５／１５であった。得られた研磨パッドは、ＳＥＭによる観察から、ポリウレタン弾性体が繊維束の内部に存在しており、極細単繊維を集束していることが確認された。また、高分子弾性体が複数の繊維束同士を結着していることが確認された。また、前記ポリウレタン弾性体が非多孔質状であることが確認された。
結果を表１に示す。
【０１８５】
［実施例３］
ウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件でスチーム処理することにより、面積収縮率を５０％にする代わりに、７０℃、６０％ＲＨの条件でスチーム処理することにより、面積収縮率を３５％にした以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。なお、収縮され、熱プレスされて得られたウェブ絡合シートは、目付量１１４０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．６０ｇ／ｃｍ３、厚み１．９０ｍｍ、充填率３５％であった。
【０１８６】
得られた研磨パッドは、目付量１０２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７３ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍ、研磨パッド充填率５８％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は６５／３５であった。また、ＳＥＭによる観察から、単位断面積当たりの繊維束の束数は１０００束／ｍｍ２であり、ポリウレタン弾性体が繊維束の内部に存在しており、極細単繊維を集束していることが確認された。また、高分子弾性体が前記繊維束同士を結着していることが確認された。また、前記ポリウレタン弾性体が非多孔質状であることが確認された。結果を表１に示す。
【０１８７】
［実施例４］
海島型複合繊維の製造において、ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴの比率を２０：８０とする代わりに、１５：８５とし、また、第１のポリウレタン弾性体の水性分散液、及び第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の固形分濃度をそれぞれ５０質量％とした以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１５７０ｇ／ｍ２、見掛け密度１．１２ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、研磨パッド充填率９０％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は５８／４２であった。結果を表１に示す。
【０１８８】
［実施例５］
第２のポリウレタン弾性体の水性分散液の固形分濃度を１０％に変更した以外は、実施例１と同様に研磨パッドを製造した。得られた研磨パッドは、目付量１１２０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８０ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍ、研磨パッド充填率６２％、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は７８／２２であった。ＳＥＭによる観察から、４０μｍ２以上の繊維束の割合が２５％であることが確認された。結果を表１に示す。
【０１８９】
［実施例６］
海島型複合繊維の形成において、ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴとを２０：８０の割合で用いた代わりに、ＰＶＡ系樹脂とポリアミド６／ポリアミド１２の共重合ポリアミドとを２５：７５の割合で用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。得られた研磨パッドは、目付量１１５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８２ｇ／ｃｍ３、厚み１．４ｍｍ、Ｄ硬度は５４であった。また、繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は６８／３２であった。結果を表１に示す。
【０１９０】
［実施例７］
シリコンウエハを銅プレートに変更し、研磨に用いるスラリーをフジミインコーポレーテッド製ＰＬ７１０１（スラリー１０００ｇあたり３５％過酸化水素水３０ｃｃ混合）に変更し、スラリー流量を２００ｍｌ／分に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【０１９１】
［実施例８］
シリコンウエハをベアシリコンウエハに変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【０１９２】
［実施例９］
研磨に用いるスラリーを、昭和電工製研磨スラリーＧＰＬ−Ｃ１０１０に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【０１９３】
［比較例１］
ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴとを２０：８０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。そして得られた海島型複合繊維を延伸及び捲縮した後、カットすることにより、繊度４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維をカード及びクロスラッパーすることにより、目付量３０ｇ／ｍ２の短繊維ウェブが得られた。
【０１９４】
スパンボンドシート（長繊維ウェブ）を用いる代わりに、得られた短繊維ウェブを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成し、評価した。なお、短繊維ウェブから得られたウェブ絡合シートをスチーム処理したときの面積収縮率は３０％であった。得られた研磨パッドの厚み方向における、極細単繊維の平均断面積は１．６μｍ２であったが、繊維束の束数は３００束／ｍｍ２であり、繊維密度が低かった。また、研磨パッド充填率空隙率は５８％であった。また、繊維絡合体充填率は３５％であった。
【０１９５】
［比較例２］
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度０．２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維をネット上に捕集して得られた目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂の溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【０１９６】
ＳＥＭによる断面観察から、得られた研磨パッドの極細単繊維は、繊維束を形成していなかった。なお、このとき得られたウェブ絡合シートの層間剥離力は２ｋｇ／２．５ｃｍであった。また、繊維絡合体充填率は３０％、研磨パッド充填率は４５％であった。また、極細単繊維の平均断面積は２０μｍ２であった。
【０１９７】
［比較例３］
実施例１と同様にして製造された、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、３０質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化した。次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより研磨パッドを得た。
【０１９８】
得られた研磨パッド中の繊維束の内部には、ポリウレタン弾性体がほとんど存在しておらす、極細単繊維は実質的に集束されていなかった。得られた研磨パッド断面の１００倍のＳＥＭ写真を図７に示す。
【０１９９】
［比較例４］
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維をネット上に捕集して得られたスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂を溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。繊維の平均断面積は３００μｍ２であった。
【０２００】
［比較例５］
高分子弾性体として、水性分散液を用いてポリウレタン弾性体を形成する代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液に溶解させたポリウレタン樹脂溶液（１２％濃度）を含浸し４０℃のＤＭＦと水の混合液中で湿式凝固させてポリウレタン弾性体を形成した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドは研磨パッド充填率４０％で、ポリウレタン弾性体が多孔質状に存在していた。また、ＳＥＭによる断面観察から、得られた研磨パッドにおいては、繊維束の内部にポリウレタン弾性体が少量存在していたが、４０μｍ２以上の断面積の繊維束の割合は５％であった。
【０２０１】
［比較例６］
極細繊維化した後にポリウレタン弾性体を充填する代わりに、メチルメタクリレートモノマーをシートに浸漬し窒素中で重合した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドは、繊維絡合体とポリメチルメタクリレートとの質量比率が４７／５３であり、極細繊維束同士および極細繊維束内の極細単繊維へ接着し、合計断面積が４０μｍ２／束以上である繊維束の割合は９９％、研磨パッドの充填率は９８％であった。評価結果を表１に示す。
【０２０２】
【表１】
【０２０３】
本発明に係る実施例１〜６の研磨パッドは、何れも研磨レートに優れており、また平坦化性能も優れていた。これは、５０℃における貯蔵弾性率が高いこと、すなわち研磨時における剛性が高いこと、研磨パッド表面に高い繊維密度で極細単繊維が表出していること、及び、空隙率が比較的低いこと等によると考えられる。また、長時間用いても、研磨レート及び平坦化性能の低下もほとんど見られなかった。さらに、スクラッチの発生も少なかった。これは、研磨パッド表面に表出した極細単繊維がクッションの役割をして、凝集した砥粒に荷重を掛けすぎないこと、及び、繊維が抜けないこと等によると考えられる。また、研磨条件を代えて研磨性能を評価した実施例７〜９においても、研磨安定性に優れており、また、平坦化性能が優れていた。
【０２０４】
一方、長繊維ウェブを用いる代わりに、短繊維ウェブを用いて得られた比較例１の研磨パッドにおいては、研磨レート及び平坦化性能が低かった。また、長時間用いた場合には、研磨レート及び平坦化性能が大幅に低下した。これは、繊維密度が低いために研磨時における剛性が低く、また、研磨パッド表面の極細単繊維が少ないこと等によるものであると考えられる。また、繊維束を形成していない比較例２は、研磨の際の剛性が低いために研磨レート及び平坦化性能が低く、また、研磨パッド表面に形成される極細単繊維が少ないために、スクラッチが多く発生した。また、極細単繊維が集束されていない比較例３においても、研磨の際の剛性が低いために平坦化性能が低く、また抜けた繊維に起因すると思われるスクラッチが多く発生した。また、通常の繊維を用いた比較例４においては、研磨パッドの表面に太い繊維が表出して、砥粒が凝集しやすいために、スクラッチの発生が特に多かった。また、研磨レートも低かった。また、ポリウレタン弾性体の充填率が低く、そのために空隙率が高くなった比較例５の研磨パッドにおいては、表面の極細単繊維は多いものの、研磨中に繊維が脱落したり、表面の空隙に砥粒が目詰まりしたりする現象が見られた。これにより、スクラッチが多く発生したものと思われる。また、研磨パッド充填率が９８％と高い比較例６の研磨パッドにおいては、研磨レートが低く、またスクラッチの発生も多かった。これは、表面に表出する単繊維が少なく、また、空隙が少なすぎるために砥粒保持性が悪くなること、及び、研磨の際に剛性が高すぎることによると思われる。
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明に係る研磨パッドは、シリコンウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク、ガラス基板、光学製品、または、各種金属等を研磨するための研磨パッドとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】図１は本実施形態の研磨パッド１０の模式図である。
【図２】図２は本実施形態の研磨パッド１０の厚み方向断面の部分拡大模式図である。
【図３】図３は極細単繊維が高分子弾性体により集束されてなる繊維束の垂直方向の断面模式図である。
【図４】図４は研磨パッド１０を用いたケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）の模式説明図である。
【図５】図５は実施例１で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（１００倍）である。
【図６】図６は実施例１で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（５００倍）である。
【図７】図７は比較例３で得られた研磨パッドの厚み方向断面のＳＥＭ写真（１００倍）である。
【符号の説明】
【０２０７】
１ 繊維束
２ 高分子弾性体
３ 極細単繊維
４ 空隙
４ａ 空隙（連通孔）
５ 繊維絡合体
１０ 研磨パッド
２０ 研磨装置
２１ ターンテーブル
２２ 砥粒スラリー供給管
２３ コンディショナ
２４ 被研磨基材
２５ 砥粒スラリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体とを含有し、
前記高分子弾性体の一部が前記繊維束の内部に存在して、前記極細単繊維を集束しており、
厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、
空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の範囲であること、を特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
断面積が４０μｍ２以上である繊維束を含有する請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
繊維束の合計束数に対する、断面積４０μｍ２以上である繊維束の割合が２５％以上である請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
繊維束の平均断面積が８０μｍ２／束以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記繊維束の内部に存在する高分子弾性体が非多孔質状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項６】
複数の繊維束同士が非多孔質状の高分子弾性体により結着されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項７】
見掛け密度が０．７ｇ／ｃｍ３以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項８】
５０℃における貯蔵弾性率が１００〜８００ＭＰａの範囲である請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記繊維絡合体が、その空隙を除いた部分の体積割合が３５％以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
少なくとも一表面に、極細単繊維が６００本／ｍｍ２以上存在する請求項１〜９のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、
前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、
前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、
前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、
前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項１２】
前記湿熱収縮処理工程と繊維絡合体形成工程との間に、湿熱収縮されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより繊維束を結着させる繊維束結着工程をさらに備える請求項１１に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項１３】
前記水溶性熱可塑性樹脂がポリビニルアルコール系樹脂である請求項１１又は１２に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項１】
平均断面積が０．０１〜３０μｍ２の範囲である極細単繊維から構成される繊維束から形成された繊維絡合体と、高分子弾性体とを含有し、
前記高分子弾性体の一部が前記繊維束の内部に存在して、前記極細単繊維を集束しており、
厚み方向断面に存在する、単位面積当たりの繊維束数が６００束／ｍｍ２以上であり、
空隙を除いた部分の体積割合が５５〜９５％の範囲であること、を特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
断面積が４０μｍ２以上である繊維束を含有する請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
繊維束の合計束数に対する、断面積４０μｍ２以上である繊維束の割合が２５％以上である請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
繊維束の平均断面積が８０μｍ２／束以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記繊維束の内部に存在する高分子弾性体が非多孔質状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項６】
複数の繊維束同士が非多孔質状の高分子弾性体により結着されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項７】
見掛け密度が０．７ｇ／ｃｍ３以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項８】
５０℃における貯蔵弾性率が１００〜８００ＭＰａの範囲である請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記繊維絡合体が、その空隙を除いた部分の体積割合が３５％以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
少なくとも一表面に、極細単繊維が６００本／ｍｍ２以上存在する請求項１〜９のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、
前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、
前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３５％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、
前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、
前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程と、を備えることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項１２】
前記湿熱収縮処理工程と繊維絡合体形成工程との間に、湿熱収縮されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより繊維束を結着させる繊維束結着工程をさらに備える請求項１１に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項１３】
前記水溶性熱可塑性樹脂がポリビニルアルコール系樹脂である請求項１１又は１２に記載の研磨パッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２０７３２３（Ｐ２００８−２０７３２３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３３２８（Ｐ２００８−２３３２８）
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
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