研磨パッド
【課題】樹脂シートの厚みの均一化精度を高め、被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッドは、湿式成膜法により形成された連続状の発泡構造を有するウレタンシートを備えている。ウレタンシートは、湿式成膜時に形成された成膜樹脂３２のスキン層と反対の面側を圧接ローラ２４に圧接させ、スキン層側にバフ処理が施されている。バフ処理時には、成膜樹脂３２の平均厚みをＸ（ｍｍ）、砥粒２７の一部が突出したサンドペーパ２６ａの砥粒２７の平均突出量をＹ（ｍｍ）、サンドペーパ２６ａと対向配置された圧接ローラ２４の表面および砥粒２７の突出端の平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、Ｘ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすように調整されている。成膜樹脂３２にかかる負荷が低減する。
【解決手段】研磨パッドは、湿式成膜法により形成された連続状の発泡構造を有するウレタンシートを備えている。ウレタンシートは、湿式成膜時に形成された成膜樹脂３２のスキン層と反対の面側を圧接ローラ２４に圧接させ、スキン層側にバフ処理が施されている。バフ処理時には、成膜樹脂３２の平均厚みをＸ（ｍｍ）、砥粒２７の一部が突出したサンドペーパ２６ａの砥粒２７の平均突出量をＹ（ｍｍ）、サンドペーパ２６ａと対向配置された圧接ローラ２４の表面および砥粒２７の突出端の平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、Ｘ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすように調整されている。成膜樹脂３２にかかる負荷が低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに係り、特に、湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートを備えた研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）では、高精度な平坦性が要求されるため、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。このような被研磨物の研磨加工では、平坦性の向上を図るために一度研磨加工（一次研磨）した後に仕上げ加工（二次研磨）が広く行われている。研磨加工時には、被研磨物および研磨パッド間に研磨粒子等を含む研磨液が供給される。
【０００３】
一般に、研磨パッドには、湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートが使用されている。湿式成膜法では、樹脂を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させる。製造された樹脂シートの表面には緻密な微多孔が形成された厚さ数μｍ程度の表面層（スキン層）が形成されている。緻密に形成された微多孔のため、スキン層の表面はミクロな平坦性を有している。このため、スキン層側が被研磨物の仕上げ加工に好適に使用されている。
【０００４】
ところが、湿式成膜法では、樹脂溶液が粘性を有するため、成膜基材への塗布時に厚みバラツキが生じると共に、凝固再生時の有機溶媒と水系凝固液との置換により厚みバラツキが生じやすい。このため、樹脂シート自体の表面平坦性が損なわれ大きく波打った表面となる。厚みバラツキが生じた樹脂シートを使用した研磨パッドで被研磨物の研磨加工を行うと、樹脂シートの厚みの大きな部分で被研磨物にかかる圧力が大きくなるため、当該部分の加工面が大きく研磨されて平坦性を損なうこととなる。換言すれば、被研磨物の平坦性を向上させるためには、仕上げ加工に好適なスキン層のミクロな平坦性を残したまま樹脂シート自体の厚みバラツキを減少させてマクロな平坦性を向上させることが重要である。
【０００５】
湿式成膜法で作製された樹脂シートの厚みバラツキを低減するために、略平坦な表面を有する支持体に樹脂シートの一面側を圧接させ他面側がバフ処理（表面サンディング）されている。通常、バフ処理には、シート基材に砥粒が樹脂で固定され支持体に支持されたバフシートが用いられる。このバフシートでは、砥粒の一部が樹脂表面から突出しており、砥粒の突出した部分で樹脂シートの表面が削り取られる。バフシートに固定された砥粒の粒径やバフ処理で削り取るバフ量（研削量）を調整することで樹脂シートの厚みを均一化すると共に、表面を平坦化することが可能となる。例えば、メモリーディスク用のニッケルリンメッキされたアルミニウム基板を仕上げ加工することを目的として、湿式成膜法で得られた樹脂シートの表面を常法で穴開けした後に仕上げバフ処理により表面粗さＲｙを５０μｍ以下とした研磨パッドの技術が開示されている（特許文献１参照）。また、半導体ウェハ等の表面粗さ、特に、ヘイズの改善を目的として、湿式成膜法で得られた樹脂シートの表面を常法で穴開けした後にバフ処理により表面粗さＲａを５μｍ以下としたスウェード様の研磨パッドの技術が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３１８７７６９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９１１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の技術では、いずれも表面粗さを改善することはできるものの、特定の表面粗さを得るために穴開け後に、表面の仕上げバフ処理を繰り返し行う必要がある。このため、バフ処理の操作が繁雑となり、製造効率を低下させることとなる。また、バフ処理により表面粗さを改善する度合は、バフシートの砥粒の突出量とバフ量とに依存する。すなわち、砥粒の突出量を越えるバフ量を得ようとすると、バフシートを樹脂シートに強く押し当ててバフ処理する必要があるため、軟質の樹脂シートが変形することとなる。このため、樹脂が表面から無理に引きちぎられることとなり、却って表面粗さを低下させてしまう。粒径の小さな砥粒を固着したバフシートを使用することで表面粗さの改善も考えられるが、このようなバフシートではバフ量が砥粒の突出量より大きくなりやすく、１回あたりのバフ量を小さくするとバフ処理の回数が多くなる、という問題がある。バフ処理の回数を多くすると、操作が繁雑になってしまう。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、樹脂シートの厚みの均一化精度を高め、被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、湿式成膜時の平均厚みをＸ（ｍｍ）とし、基材の表面から砥粒の一部が突出し第１の支持体で支持されたバフシートの前記砥粒の平均突出量をＹ（ｍｍ）とし、前記バフシートに対向配置された第２の支持体の表面および前記砥粒の突出端の平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、Ｘ−Ｚで表される研削量がＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすように、一面側を前記第２の支持体の表面に圧接させて他面側が前記バフシートでバフ処理されたものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、樹脂シートの湿式成膜時の平均厚みＸ、バフシートの砥粒の平均突出量Ｙ、第２の支持体および砥粒の突出端の平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすことで、バフ処理により削り取られる樹脂シートの研削量がバフシートの砥粒の平均突出量より小さくなるため、バフ処理時に樹脂シートにかかる負荷が低減し樹脂シートの厚みの均一化精度を高めることができ、仕上げ研磨加工時に被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００１１】
この場合において、バフシートの砥粒の粒径を１００μｍ以下とすることが好ましい。このとき、研削量を砥粒の粒径の１／２以下とすることができる。樹脂シートが一面側に微多孔状の表面層を有しており、表面層の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を構成してもよい。また、樹脂シートが他面側に微多孔状の表面層を有しており、バフ処理された面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を形成してもよい。このとき、樹脂シートのバフ処理された面の表面粗さＲａを５μｍ以下とすることができる。第１の支持体および第２の支持体を回転体としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂シートの湿式成膜時の平均厚みＸ、バフシートの砥粒の平均突出量Ｙ、第２の支持体および砥粒の突出端の平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすことで、バフ処理により削り取られる樹脂シートの研削量がバフシートの砥粒の平均突出量より小さくなるため、バフ処理時に樹脂シートにかかる負荷が低減し樹脂シートの厚みの均一化精度を高めることができ、仕上げ研磨加工時に被研磨物の平坦性を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドを構成するウレタンシートのバフ処理に用いたバフ機を模式的に示す断面図である。
【図３】バフ処理時のウレタンシート、サンドペーパおよび圧接ローラの関係を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明を適用した別の態様の研磨パッドであって、ウレタンシートのスキン層と反対側の面にバフ処理が施された研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【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】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド２０は、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有する樹脂シートとしてのウレタンシート１２を備えている。
【００１６】
ウレタンシート１２は、湿式成膜法によりポリウレタン樹脂でシート状に形成されている。ウレタンシート１２は、湿式成膜時に形成されたスキン層（緻密な微多孔が形成された表面層）側に、厚みが一様となるようにバフ処理が施されている。ウレタンシート１２には、厚み方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状のセル３が略均等に分散した状態で形成されている。セル３は、研磨面Ｐ側の孔径が研磨面Ｐと反対の面側より小さく形成されている。すなわち、セル３は研磨面Ｐ側で縮径されている。ウレタンシート１２では、バフ処理によりスキン層が除去されており、セル３が開孔することで、研磨面Ｐに開孔５が形成されている。セル３の間のポリウレタン樹脂中には、セル３より小さい孔径の図示しない発泡が形成されている。ウレタンシート１２のセル３および図示しない発泡は、不図示の連通孔で網目状に連通されている。すなわち、ウレタンシート１２は連続状の発泡構造を有している。
【００１７】
ウレタンシート１２の厚みは、０．２〜２．０ｍｍの範囲に調整されている。この厚みは、バフ処理時にウレタンシート１２が削り取られるバフ量により調整することができる。また、ウレタンシート１２は、研磨面Ｐの表面粗さＲａが５μｍ以下に形成されている。この表面粗さＲａは、バフ処理条件により調整することができる（詳細後述）。
【００１８】
また、研磨パッド２０は、ウレタンシート１２の研磨面Ｐと反対側の面に、研磨機に研磨パッド２０を装着するための両面テープ７が貼り合わされている。両面テープ７は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の可撓性フィルムの基材（不図示）を有しており、基材の両面にアクリル系接着剤等の接着剤層が形成されている。両面テープ７は、基材の一面側の接着剤層でウレタンシート１２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。
【００１９】
（製造）
研磨パッド２０は、ポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程、樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し水系凝固液中でポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄・乾燥させる洗浄・乾燥工程、厚みを均一化するバフ処理工程を経て作製される。以下、工程順に説明する。
【００２０】
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。ポリウレタン樹脂には、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から選択して用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、セル３の大きさや数量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、気孔形成を促進させる親水性活性剤およびポリウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してウレタン樹脂溶液を得る。
【００２１】
塗布工程では、準備工程で調製されたウレタン樹脂溶液が常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙を調整することで、ウレタン樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）が調整される。成膜基材には、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができる。不織布、織布を用いる場合は、ウレタン樹脂溶液の塗布時に成膜基材内部へのウレタン樹脂溶液の浸透を抑制するため、予め水またはＤＭＦ水溶液（ＤＭＦと水との混合液）等に浸漬する前処理（目止め）が行われる。成膜基材としてＰＥＴ製等の可撓性フィルムを用いる場合は、液体の浸透性を有していないため、前処理が不要となる。以下、本例では、成膜基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。
【００２２】
凝固再生工程では、塗布工程でウレタン樹脂溶液が塗布された成膜基材が、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液（水系凝固液）に浸漬される。凝固液中では、まず、塗布されたウレタン樹脂溶液の表面側に厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。その後、ウレタン樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材の片面にシート状に凝固再生する。ＤＭＦがウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することにより、スキン層の内側（ポリウレタン樹脂中）にセル３および図示しない発泡が形成され、セル３および図示しない発泡を網目状に連通する不図示の連通孔が形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴ製フィルムが水を浸透させないため、ウレタン樹脂溶液の表面側（スキン層側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きなセル３が形成される。
【００２３】
洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したシート状のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）が成膜基材から剥離され、水等の洗浄液中で洗浄されて成膜樹脂中に残留するＤＭＦが除去される。洗浄後、成膜樹脂をシリンダ乾燥機で乾燥させる。シリンダ乾燥機は内部に熱源を有するシリンダを備えている。成膜樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後の成膜樹脂は、ロール状に巻き取られる。
【００２４】
バフ処理工程では、乾燥後の成膜樹脂の厚みが一様となるように、スキン層側にバフ処理が施される。バフ処理にはバフ機が用いられる。図２に示すように、バフ機４０は、成膜樹脂３２のスキン層と反対側の表面（以下、裏面という。）に圧接し成膜樹脂３２を略平坦に支持するために、表面が略平坦に形成された圧接ローラ（第２の支持体）２４を備えている。圧接ローラ２４の表層には、ゴム等の弾性材で弾性層２４ａが形成されている。この弾性層２４ａの表面が略平坦に形成されている。圧接ローラ２４の上流側には、洗浄乾燥工程でロール状に巻き取られた成膜樹脂３２を送り出すための送出ローラ２２が配置されている。
【００２５】
また、圧接ローラ２４の送出ローラ２２と反対側には、成膜樹脂３２を介して圧接ローラ２４と対向するように、成膜樹脂３２のスキン層側をバフ処理するためのバフローラ（第１の支持体）２６が配置されている。すなわち、バフローラ２６は成膜樹脂３２を介して圧接ローラ２４と対向配置されている。バフローラ２６の表面には、サンドペーパ２６ａが貼付されている。つまり、サンドペーパ２６ａはバフローラ２６に支持されている。サンドペーパ２６ａは、可撓性フィルムや不織布等の基材を有している。基材の表面には、砥粒が樹脂等で固定されている。基材に固定された砥粒は、その一部が固定に用いた樹脂の表面から突出している。この砥粒の粗さ（いわゆるバフ番手）を変えることで、バフ処理の度合が調整される。圧接ローラ２４、バフローラ２６は、いずれも、成膜樹脂３２の幅以上の長さを有しており、図示を省略した駆動モータ等で駆動される駆動ローラ（回転体）である。
【００２６】
圧接ローラ２４の下流側には、バフ処理された成膜樹脂３２、すなわち、ウレタンシート１２の搬送方向を変えるために従動ローラが配置されている。従動ローラの下流側には、ウレタンシート１２をロール状に巻き取るための巻取ローラ２８が配置されている。バフ機４０では、送出ローラ２２および巻取ローラ２８が、いずれも圧接ローラ２４に対してバフローラ２６と反対側に配置されている。
【００２７】
バフ処理時には、送出ローラ２２から引き出された成膜樹脂３２が圧接ローラ２４の方向（図２の矢印Ａ方向）に搬送され、圧接ローラ２４の表面に成膜樹脂３２の裏面を圧接させる。成膜樹脂３２が圧接ローラ２４の表面で略平坦に支持された状態で、スキン層側にバフローラ２６でバフ処理が施される。このとき、圧接ローラ２４が成膜樹脂３２を下流側に送り出す方向（矢印ａ方向）に回転し、バフローラ２６が圧接ローラ２４と同方向（矢印ｂ方向）に回転することで成膜樹脂３２のスキン層側にバフ処理が施されウレタンシート１２が形成される。ウレタンシート１２は、圧接ローラ２４から従動ローラを介して巻取ローラ２８の方向（矢印Ｂ方向）に搬送され、巻取ローラ２８に巻き取られる。従動ローラから巻取ローラ２８までの搬送中に、バフ処理でウレタンシート１２に付着したバフ屑が除去される。
【００２８】
ここで、バフ処理による厚みの均一化について説明する。成膜基材上に形成された成膜樹脂３２では、湿式成膜時に生じた厚みバラツキにより、スキン層側に凹凸が形成されている。成膜基材を剥離し洗浄乾燥した後、成膜樹脂３２の裏面に、圧接ローラ２４の表面を圧接することで、裏面が略平坦となり、スキン層側に凹凸が出現する。スキン層側に出現した凹凸がバフローラ２６で除去される。本例では、連続的に形成された成膜樹脂３２が帯状のため、裏面に圧接ローラ２４を圧接しながら、スキン層側に連続的にバフ処理を施す。このとき、バフローラ２６、成膜樹脂３２、圧接ローラ２４の位置関係を次のように調整する。すなわち、図３に示すように、バフローラ２６の表面に貼付されたサンドペーパ２６ａでは、表面に砥粒２７が固定されており、砥粒２７の一部が突出している。バフ機４０では、成膜樹脂３２の平均厚みをＸ（ｍｍ）、サンドペーパ２６ａの砥粒２７の平均突出量をＹ（ｍｍ）、砥粒２７の突出端（表面から突出した先端）と弾性層２４ａの表面との平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、関係式Ｘ−Ｚ≦Ｙを満たすように調整されている。この関係式では、左辺のＸ−Ｚが、バフ処理により成膜樹脂３２から除去されるバフ量に相当する。換言すれば、この関係式を満たすことで、バフ量が砥粒２７の平均突出量Ｙより小さく設定されることとなる。
【００２９】
サンドペーパ２６ａでは、バフ番手が１８０番手のときに砥粒２７の粒径がおよそ１００μｍ程度である。砥粒２７が樹脂等で固定されているため、平均突出量Ｙは、砥粒２７の粒径の１／２以下となる。換言すれば、上述した関係式を満たすことで、バフ量が砥粒２７の粒径の１／２以下に調整される。平均突出量Ｙが粒径の１／２を越えるとバフ処理中に砥粒２７が脱落する可能性があるため、好ましくない。本例では、サンドペーパ２６ａのバフ番手が１８０番手以上（砥粒２７の粒径が１００μｍ以下）に設定されている。平均突出量Ｙは、砥粒２７の粒径の１／２以下、つまり、０．０５ｍｍ以下に設定されている。また、バフ機４０では平均間隔Ｚを任意に設定することができる。成膜樹脂３２の平均厚みＸは、塗布工程における樹脂溶液の塗布量で調整されている。成膜樹脂３２にバフ処理を施すときは、研磨面Ｐにおける開孔５の開孔状態（開孔数、開孔割合）にあわせて、目標バフ量を決定する。目標バフ量にあわせて使用するサンドペーパ２６ａを選定し、その平均突出量Ｙにあわせて平均間隔Ｚを調整する。バフ機４０では、ラインスピードが０．５〜５ｍ／ｍｉｎの範囲に設定されている。また、バフローラ２６の回転数は、本例では、１０００〜３０００ｒｐｍに設定されている。
【００３０】
バフ処理を施すことで得られたウレタンシート１２では、厚みバラツキの低減が図られている。得られたウレタンシート１２の単体では、両面共にウレタンシート１２の厚みが一様となる凹凸を呈しており、基材を有する両面テープ７を貼り合わせること、または、研磨機に装着することで研磨面Ｐの表面が略平坦となる。
【００３１】
バフ処理が施されたウレタンシート１２の研磨面Ｐと反対の面側に、両面テープ７を一面側の接着剤層で貼り合わせる。そして、円形等の所望の形状に裁断した後、汚れや異物等の付着が無いことを確認する等の検査を行い研磨パッド２０を完成させる。
【００３２】
得られた研磨パッド２０で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、両面研磨機の対向配置された２つの定盤にそれぞれ研磨パッド２０が装着される。研磨パッド２０の装着時には、剥離紙８を取り除き露出した両面テープ７の接着剤層で貼付する。２つの定盤に貼付された研磨パッド２０では、いずれも研磨面Ｐが略平坦となる。被研磨物は、２枚の研磨パッド２０の略平坦な研磨面Ｐに挟まれて両面が同時に研磨加工される。このとき、研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が供給される。
【００３３】
（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド２０の作用等について説明する。
【００３４】
本実施形態では、湿式成膜法により得られた成膜樹脂３２をバフ処理するときに、成膜樹脂３２の平均厚みＸ、サンドペーパ２６ａの砥粒２７の平均突出量Ｙ、砥粒２７の突出端と圧接ローラ２４の表面との平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たしている。このため、バフ処理により削り取られる成膜樹脂３２のバフ量が砥粒２７の平均突出量Ｙより小さくなるので、バフ処理を施すことで成膜樹脂３２にかかる負荷を低減することができる。これにより、成膜樹脂３２の表面から樹脂が無理に引きちぎられることなくバフ処理が施されるため、得られるウレタンシート１２の厚みの均一化精度を高めることができる。このような研磨パッド２０を仕上げ研磨加工に使用することで、被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、上述した関係式を満たすようにバフ処理が施されるため、成膜樹脂３２にかかる負荷を低減し、得られるウレタンシート１２の研磨面Ｐの表面粗さを向上させることができる。すなわち、研磨面Ｐの表面粗さＲａを５μｍ以下とすることができるので、被研磨物の平坦性を一層向上させることができる。
【００３６】
更に、本実施形態では、砥粒２７の平均突出量Ｙが粒径の１／２以下に調整されている。このため、砥粒２７が粒径の１／２程度まで樹脂に埋め込まれ基材に確実に固定されることとなる。これにより、バフ処理時に砥粒２７の脱落を抑制することができる。従って、バフ処理を施されたウレタンシート１２では、砥粒２７の付着が抑制されることから、研磨加工時に被研磨物に対するキズ（スクラッチ）の発生を抑制することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、サンドペーパ２６ａを貼付したバフローラ２６を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基材の表面に砥粒２７が固定されており、砥粒２７の一部が表面から突出し支持体に支持されていればよい。例えば、ダイヤモンドバフロール等を使用してもよく、成膜樹脂３２の厚み均一性を向上させるように略均一なバフ処理ができるものであればいずれのものも使用することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、サンドペーパ２６ａのバフ番手を１８０番手以上、すなわち、砥粒２７の平均粒径を１００μｍ以下とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、例えば、バフ番手を１８０番手より小さくする（砥粒２７の平均粒径が１００μｍを超える）ようにしてもよい。バフ量を砥粒２７の平均突出量Ｙ以下とすることで表面粗さＲａの向上を図ることを考慮すれば、バフ番手を１８０番手以上とすることが好ましい。また、本実施形態では、砥粒２７の平均突出量Ｙを粒径の１／２以下とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、粒径の１／２を超えるようにしてもよいが、砥粒の脱落を考慮すれば、平均突出量Ｙを粒径の１／２以下とすることが好ましい。
【００３９】
更に、本実施形態では、バフ処理時にバフ機４０のラインスピードを０．５〜５ｍ／ｍｉｎの範囲に設定する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。一般に、バフ処理時のラインスピードは、製造効率も考慮して１〜１５ｍ／ｍｉｎ程度に設定されるが、バフ量を突出量Ｙ以下とすることで表面粗さＲａの向上を図ることから、低速にすることが好ましい。バフ処理により成膜樹脂３２にかかる負荷の低減を考慮すれば、０．５〜２ｍ／ｍｉｎの範囲に設定することがより好ましい。
【００４０】
また更に、本実施形態では、成膜樹脂３２のスキン層側にバフ処理を施す例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、スキン層と反対側にバフ処理を施すようにしてもよい。得られるウレタンシート１２の厚みの均一化精度を向上させることを考慮すれば、少なくともスキン層側およびスキン層と反対側の一方にバフ処理を施すようにすればよい。例えば、スキン層と反対側にバフ処理を施す場合は、成膜樹脂３２のスキン層側を圧接ローラ２４に圧接させ、圧接ローラ２４と対向配置されたバフローラ２６でバフ処理を施す。すなわち、図４に示すように、研磨パッド５０では、ウレタンシート５２のスキン層５２ａと反対側にバフ処理が施されている。ウレタンシート５２では、湿式成膜法で形成されたスキン層５２ａが残されており、セル５３がスキン層と反対側の面で開孔している。ウレタンシート５２のバフ処理が施された面に両面テープ７が貼り合わされており、バフ処理で形成されたセル５３の開孔が塞がれている。このようにすれば、緻密な微多孔が形成されたスキン層５２ａが残されるため、高精度な表面平坦性を求められる被研磨物の仕上げ研磨加工等に好適に使用することができる。
【００４１】
更にまた、本実施形態では、表層に弾性層２４ａを有する圧接ローラ２４を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、弾性層２４ａを形成しないようにしてもよい。成膜樹脂１２を圧接することから、成膜樹脂３２に対するキズや破損等を抑制することを考慮すれば、少なくとも表層に弾性層２４ａを有していることが好ましい。
【００４２】
また、本実施形態では、バフ機４０の圧接ローラ２４およびバフローラ２６をそれぞれ単一のローラで構成する例を示したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、圧接ローラおよびバフローラを、それぞれ２つの対向配置された駆動ローラに無端ベルトが張架されている構成としてもよい。無端ベルトの表面にサンドペーパを貼付することで、広範囲の平坦面でバフ処理することができる。また、２つの駆動ローラ間に従動ローラを配するようにしてもよいことはもちろんである。更に、ローラに代えて板状の支持体を対向配置するようにすることも可能である。
【００４３】
更に、本実施形態では、研磨パッド２０がポリウレタン樹脂製のウレタンシート１２を備える例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ポリウレタン樹脂に代えて、例えば、ポリエチレン等の樹脂を用いた研磨パッドにも適用することができる。
【００４４】
また更に、本実施形態では、湿式成膜時の成膜基材にＰＥＴ製フィルムを使用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、不織布や織布を使用してもよい。この場合には、ポリウレタン樹脂の凝固再生後に成膜基材を剥離することが難しいため、成膜基材のポリウレタン樹脂が再生された面の反対面側にバフ処理を施すようにすればよい。
【実施例】
【００４５】
以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド２０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。
【００４６】
（実施例１）
実施例１では、ウレタンシート１２の作製にポリウレタン樹脂として、ポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂を溶解させた３０重量％溶液の１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料としてカーボンブラックの３０重量％を含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液を調製した。得られた成膜樹脂３２の平均厚みＸは０．７１ｍｍであった、成膜樹脂３２をバフ処理するときは、バフ量（Ｘ−Ｚ）が平均突出量Ｙ（０．０５ｍｍ）以下の０．０３ｍｍとなるように、バフローラ２６と圧接ローラ２４との平均間隔（クリアランス）Ｚを調整した。得られたウレタンシート１２と両面テープ７とを貼り合わせることで実施例１の研磨パッド２０を製造した。
【００４７】
（比較例１）
比較例１では、バフ処理条件を変える以外は実施例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、成膜樹脂３２をバフ処理するときに、バフ量が平均突出量Ｙを越える０．０８ｍｍとなるように平均間隔Ｚを調整した。
【００４８】
（評価）
次に、各実施例および比較例について、バフ処理後のウレタンシートの厚みのバラツキおよび表面粗さＲａを評価した。厚みの測定では、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１mm）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ２をかけて測定した。ウレタンシートの幅方向の等間隔で１０箇所について、最小目盛りの１０分の１（０．００１mm）まで読み取り、厚みの平均値および標準偏差σを求めた。また、表面粗さＲａの測定では、表面粗さ測定機（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＶ−４０２）を用い、日本工業規格（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）に基づき測定した。厚みの平均値、標準偏差σおよび表面粗さＲａの評価結果を下表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１に示すように、バフ量が平均突出量Ｙを越える条件でバフ処理した比較例１のウレタンシートでは、厚みの平均値が０．６３ｍｍ、標準偏差σが０．００８ｍｍを示しており、表面粗さＲａが５．８μｍとなった。これに対して、バフ量が平均突出量Ｙ以下の条件でバフ処理した実施例１のウレタンシート１２では、厚みの平均値が比較例１と同等の０．６８ｍｍを示した。ところが、標準偏差σが０．００４ｍｍを示しており、比較例１と比べて大きく低下した。また、表面粗さＲａの評価結果では、比較例１が５．８μｍであるのに対して、実施例１が２．７μｍと大幅に向上した。これは、バフ処理時に、バフ量（Ｘ−Ｚ）を平均突出量Ｙ以下とすることで、成膜樹脂３２にかかる負荷が低減し、ウレタンシート１２の厚みの均一化精度、表面粗さＲａが向上したためと考えられる。従って、成膜樹脂３２の平均厚みＸ、サンドペーパ２６の砥粒２７の平均突出量Ｙ、砥粒２７の突出端と圧接ローラ２４との平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たす条件でバフ処理したウレタンシート１２を用いて製造した研磨パッド２０では、被研磨物の平坦性を向上させることが期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は樹脂シートの厚みの均一化精度を高め、被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッドを提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５２】
３ セル
１２ ウレタンシート（樹脂シート）
２０ 研磨パッド
２４ 圧接ローラ（第２の支持体、回転体）
２６ バフローラ（第１の支持体、回転体）
２６ａ サンドペーパ（バフシート）
２７ 砥粒
３２ 成膜樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに係り、特に、湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートを備えた研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）では、高精度な平坦性が要求されるため、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。このような被研磨物の研磨加工では、平坦性の向上を図るために一度研磨加工（一次研磨）した後に仕上げ加工（二次研磨）が広く行われている。研磨加工時には、被研磨物および研磨パッド間に研磨粒子等を含む研磨液が供給される。
【０００３】
一般に、研磨パッドには、湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートが使用されている。湿式成膜法では、樹脂を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させる。製造された樹脂シートの表面には緻密な微多孔が形成された厚さ数μｍ程度の表面層（スキン層）が形成されている。緻密に形成された微多孔のため、スキン層の表面はミクロな平坦性を有している。このため、スキン層側が被研磨物の仕上げ加工に好適に使用されている。
【０００４】
ところが、湿式成膜法では、樹脂溶液が粘性を有するため、成膜基材への塗布時に厚みバラツキが生じると共に、凝固再生時の有機溶媒と水系凝固液との置換により厚みバラツキが生じやすい。このため、樹脂シート自体の表面平坦性が損なわれ大きく波打った表面となる。厚みバラツキが生じた樹脂シートを使用した研磨パッドで被研磨物の研磨加工を行うと、樹脂シートの厚みの大きな部分で被研磨物にかかる圧力が大きくなるため、当該部分の加工面が大きく研磨されて平坦性を損なうこととなる。換言すれば、被研磨物の平坦性を向上させるためには、仕上げ加工に好適なスキン層のミクロな平坦性を残したまま樹脂シート自体の厚みバラツキを減少させてマクロな平坦性を向上させることが重要である。
【０００５】
湿式成膜法で作製された樹脂シートの厚みバラツキを低減するために、略平坦な表面を有する支持体に樹脂シートの一面側を圧接させ他面側がバフ処理（表面サンディング）されている。通常、バフ処理には、シート基材に砥粒が樹脂で固定され支持体に支持されたバフシートが用いられる。このバフシートでは、砥粒の一部が樹脂表面から突出しており、砥粒の突出した部分で樹脂シートの表面が削り取られる。バフシートに固定された砥粒の粒径やバフ処理で削り取るバフ量（研削量）を調整することで樹脂シートの厚みを均一化すると共に、表面を平坦化することが可能となる。例えば、メモリーディスク用のニッケルリンメッキされたアルミニウム基板を仕上げ加工することを目的として、湿式成膜法で得られた樹脂シートの表面を常法で穴開けした後に仕上げバフ処理により表面粗さＲｙを５０μｍ以下とした研磨パッドの技術が開示されている（特許文献１参照）。また、半導体ウェハ等の表面粗さ、特に、ヘイズの改善を目的として、湿式成膜法で得られた樹脂シートの表面を常法で穴開けした後にバフ処理により表面粗さＲａを５μｍ以下としたスウェード様の研磨パッドの技術が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３１８７７６９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９１１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、特許文献２の技術では、いずれも表面粗さを改善することはできるものの、特定の表面粗さを得るために穴開け後に、表面の仕上げバフ処理を繰り返し行う必要がある。このため、バフ処理の操作が繁雑となり、製造効率を低下させることとなる。また、バフ処理により表面粗さを改善する度合は、バフシートの砥粒の突出量とバフ量とに依存する。すなわち、砥粒の突出量を越えるバフ量を得ようとすると、バフシートを樹脂シートに強く押し当ててバフ処理する必要があるため、軟質の樹脂シートが変形することとなる。このため、樹脂が表面から無理に引きちぎられることとなり、却って表面粗さを低下させてしまう。粒径の小さな砥粒を固着したバフシートを使用することで表面粗さの改善も考えられるが、このようなバフシートではバフ量が砥粒の突出量より大きくなりやすく、１回あたりのバフ量を小さくするとバフ処理の回数が多くなる、という問題がある。バフ処理の回数を多くすると、操作が繁雑になってしまう。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、樹脂シートの厚みの均一化精度を高め、被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、湿式成膜時の平均厚みをＸ（ｍｍ）とし、基材の表面から砥粒の一部が突出し第１の支持体で支持されたバフシートの前記砥粒の平均突出量をＹ（ｍｍ）とし、前記バフシートに対向配置された第２の支持体の表面および前記砥粒の突出端の平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、Ｘ−Ｚで表される研削量がＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすように、一面側を前記第２の支持体の表面に圧接させて他面側が前記バフシートでバフ処理されたものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、樹脂シートの湿式成膜時の平均厚みＸ、バフシートの砥粒の平均突出量Ｙ、第２の支持体および砥粒の突出端の平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすことで、バフ処理により削り取られる樹脂シートの研削量がバフシートの砥粒の平均突出量より小さくなるため、バフ処理時に樹脂シートにかかる負荷が低減し樹脂シートの厚みの均一化精度を高めることができ、仕上げ研磨加工時に被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００１１】
この場合において、バフシートの砥粒の粒径を１００μｍ以下とすることが好ましい。このとき、研削量を砥粒の粒径の１／２以下とすることができる。樹脂シートが一面側に微多孔状の表面層を有しており、表面層の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を構成してもよい。また、樹脂シートが他面側に微多孔状の表面層を有しており、バフ処理された面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を形成してもよい。このとき、樹脂シートのバフ処理された面の表面粗さＲａを５μｍ以下とすることができる。第１の支持体および第２の支持体を回転体としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂シートの湿式成膜時の平均厚みＸ、バフシートの砥粒の平均突出量Ｙ、第２の支持体および砥粒の突出端の平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすことで、バフ処理により削り取られる樹脂シートの研削量がバフシートの砥粒の平均突出量より小さくなるため、バフ処理時に樹脂シートにかかる負荷が低減し樹脂シートの厚みの均一化精度を高めることができ、仕上げ研磨加工時に被研磨物の平坦性を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドを構成するウレタンシートのバフ処理に用いたバフ機を模式的に示す断面図である。
【図３】バフ処理時のウレタンシート、サンドペーパおよび圧接ローラの関係を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明を適用した別の態様の研磨パッドであって、ウレタンシートのスキン層と反対側の面にバフ処理が施された研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【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】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド２０は、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有する樹脂シートとしてのウレタンシート１２を備えている。
【００１６】
ウレタンシート１２は、湿式成膜法によりポリウレタン樹脂でシート状に形成されている。ウレタンシート１２は、湿式成膜時に形成されたスキン層（緻密な微多孔が形成された表面層）側に、厚みが一様となるようにバフ処理が施されている。ウレタンシート１２には、厚み方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状のセル３が略均等に分散した状態で形成されている。セル３は、研磨面Ｐ側の孔径が研磨面Ｐと反対の面側より小さく形成されている。すなわち、セル３は研磨面Ｐ側で縮径されている。ウレタンシート１２では、バフ処理によりスキン層が除去されており、セル３が開孔することで、研磨面Ｐに開孔５が形成されている。セル３の間のポリウレタン樹脂中には、セル３より小さい孔径の図示しない発泡が形成されている。ウレタンシート１２のセル３および図示しない発泡は、不図示の連通孔で網目状に連通されている。すなわち、ウレタンシート１２は連続状の発泡構造を有している。
【００１７】
ウレタンシート１２の厚みは、０．２〜２．０ｍｍの範囲に調整されている。この厚みは、バフ処理時にウレタンシート１２が削り取られるバフ量により調整することができる。また、ウレタンシート１２は、研磨面Ｐの表面粗さＲａが５μｍ以下に形成されている。この表面粗さＲａは、バフ処理条件により調整することができる（詳細後述）。
【００１８】
また、研磨パッド２０は、ウレタンシート１２の研磨面Ｐと反対側の面に、研磨機に研磨パッド２０を装着するための両面テープ７が貼り合わされている。両面テープ７は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の可撓性フィルムの基材（不図示）を有しており、基材の両面にアクリル系接着剤等の接着剤層が形成されている。両面テープ７は、基材の一面側の接着剤層でウレタンシート１２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。
【００１９】
（製造）
研磨パッド２０は、ポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程、樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し水系凝固液中でポリウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄・乾燥させる洗浄・乾燥工程、厚みを均一化するバフ処理工程を経て作製される。以下、工程順に説明する。
【００２０】
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）および添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。ポリウレタン樹脂には、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から選択して用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、セル３の大きさや数量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、気孔形成を促進させる親水性活性剤およびポリウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してウレタン樹脂溶液を得る。
【００２１】
塗布工程では、準備工程で調製されたウレタン樹脂溶液が常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙を調整することで、ウレタン樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）が調整される。成膜基材には、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができる。不織布、織布を用いる場合は、ウレタン樹脂溶液の塗布時に成膜基材内部へのウレタン樹脂溶液の浸透を抑制するため、予め水またはＤＭＦ水溶液（ＤＭＦと水との混合液）等に浸漬する前処理（目止め）が行われる。成膜基材としてＰＥＴ製等の可撓性フィルムを用いる場合は、液体の浸透性を有していないため、前処理が不要となる。以下、本例では、成膜基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。
【００２２】
凝固再生工程では、塗布工程でウレタン樹脂溶液が塗布された成膜基材が、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液（水系凝固液）に浸漬される。凝固液中では、まず、塗布されたウレタン樹脂溶液の表面側に厚さ数μｍ程度のスキン層が形成される。その後、ウレタン樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材の片面にシート状に凝固再生する。ＤＭＦがウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することにより、スキン層の内側（ポリウレタン樹脂中）にセル３および図示しない発泡が形成され、セル３および図示しない発泡を網目状に連通する不図示の連通孔が形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴ製フィルムが水を浸透させないため、ウレタン樹脂溶液の表面側（スキン層側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きなセル３が形成される。
【００２３】
洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したシート状のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）が成膜基材から剥離され、水等の洗浄液中で洗浄されて成膜樹脂中に残留するＤＭＦが除去される。洗浄後、成膜樹脂をシリンダ乾燥機で乾燥させる。シリンダ乾燥機は内部に熱源を有するシリンダを備えている。成膜樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後の成膜樹脂は、ロール状に巻き取られる。
【００２４】
バフ処理工程では、乾燥後の成膜樹脂の厚みが一様となるように、スキン層側にバフ処理が施される。バフ処理にはバフ機が用いられる。図２に示すように、バフ機４０は、成膜樹脂３２のスキン層と反対側の表面（以下、裏面という。）に圧接し成膜樹脂３２を略平坦に支持するために、表面が略平坦に形成された圧接ローラ（第２の支持体）２４を備えている。圧接ローラ２４の表層には、ゴム等の弾性材で弾性層２４ａが形成されている。この弾性層２４ａの表面が略平坦に形成されている。圧接ローラ２４の上流側には、洗浄乾燥工程でロール状に巻き取られた成膜樹脂３２を送り出すための送出ローラ２２が配置されている。
【００２５】
また、圧接ローラ２４の送出ローラ２２と反対側には、成膜樹脂３２を介して圧接ローラ２４と対向するように、成膜樹脂３２のスキン層側をバフ処理するためのバフローラ（第１の支持体）２６が配置されている。すなわち、バフローラ２６は成膜樹脂３２を介して圧接ローラ２４と対向配置されている。バフローラ２６の表面には、サンドペーパ２６ａが貼付されている。つまり、サンドペーパ２６ａはバフローラ２６に支持されている。サンドペーパ２６ａは、可撓性フィルムや不織布等の基材を有している。基材の表面には、砥粒が樹脂等で固定されている。基材に固定された砥粒は、その一部が固定に用いた樹脂の表面から突出している。この砥粒の粗さ（いわゆるバフ番手）を変えることで、バフ処理の度合が調整される。圧接ローラ２４、バフローラ２６は、いずれも、成膜樹脂３２の幅以上の長さを有しており、図示を省略した駆動モータ等で駆動される駆動ローラ（回転体）である。
【００２６】
圧接ローラ２４の下流側には、バフ処理された成膜樹脂３２、すなわち、ウレタンシート１２の搬送方向を変えるために従動ローラが配置されている。従動ローラの下流側には、ウレタンシート１２をロール状に巻き取るための巻取ローラ２８が配置されている。バフ機４０では、送出ローラ２２および巻取ローラ２８が、いずれも圧接ローラ２４に対してバフローラ２６と反対側に配置されている。
【００２７】
バフ処理時には、送出ローラ２２から引き出された成膜樹脂３２が圧接ローラ２４の方向（図２の矢印Ａ方向）に搬送され、圧接ローラ２４の表面に成膜樹脂３２の裏面を圧接させる。成膜樹脂３２が圧接ローラ２４の表面で略平坦に支持された状態で、スキン層側にバフローラ２６でバフ処理が施される。このとき、圧接ローラ２４が成膜樹脂３２を下流側に送り出す方向（矢印ａ方向）に回転し、バフローラ２６が圧接ローラ２４と同方向（矢印ｂ方向）に回転することで成膜樹脂３２のスキン層側にバフ処理が施されウレタンシート１２が形成される。ウレタンシート１２は、圧接ローラ２４から従動ローラを介して巻取ローラ２８の方向（矢印Ｂ方向）に搬送され、巻取ローラ２８に巻き取られる。従動ローラから巻取ローラ２８までの搬送中に、バフ処理でウレタンシート１２に付着したバフ屑が除去される。
【００２８】
ここで、バフ処理による厚みの均一化について説明する。成膜基材上に形成された成膜樹脂３２では、湿式成膜時に生じた厚みバラツキにより、スキン層側に凹凸が形成されている。成膜基材を剥離し洗浄乾燥した後、成膜樹脂３２の裏面に、圧接ローラ２４の表面を圧接することで、裏面が略平坦となり、スキン層側に凹凸が出現する。スキン層側に出現した凹凸がバフローラ２６で除去される。本例では、連続的に形成された成膜樹脂３２が帯状のため、裏面に圧接ローラ２４を圧接しながら、スキン層側に連続的にバフ処理を施す。このとき、バフローラ２６、成膜樹脂３２、圧接ローラ２４の位置関係を次のように調整する。すなわち、図３に示すように、バフローラ２６の表面に貼付されたサンドペーパ２６ａでは、表面に砥粒２７が固定されており、砥粒２７の一部が突出している。バフ機４０では、成膜樹脂３２の平均厚みをＸ（ｍｍ）、サンドペーパ２６ａの砥粒２７の平均突出量をＹ（ｍｍ）、砥粒２７の突出端（表面から突出した先端）と弾性層２４ａの表面との平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、関係式Ｘ−Ｚ≦Ｙを満たすように調整されている。この関係式では、左辺のＸ−Ｚが、バフ処理により成膜樹脂３２から除去されるバフ量に相当する。換言すれば、この関係式を満たすことで、バフ量が砥粒２７の平均突出量Ｙより小さく設定されることとなる。
【００２９】
サンドペーパ２６ａでは、バフ番手が１８０番手のときに砥粒２７の粒径がおよそ１００μｍ程度である。砥粒２７が樹脂等で固定されているため、平均突出量Ｙは、砥粒２７の粒径の１／２以下となる。換言すれば、上述した関係式を満たすことで、バフ量が砥粒２７の粒径の１／２以下に調整される。平均突出量Ｙが粒径の１／２を越えるとバフ処理中に砥粒２７が脱落する可能性があるため、好ましくない。本例では、サンドペーパ２６ａのバフ番手が１８０番手以上（砥粒２７の粒径が１００μｍ以下）に設定されている。平均突出量Ｙは、砥粒２７の粒径の１／２以下、つまり、０．０５ｍｍ以下に設定されている。また、バフ機４０では平均間隔Ｚを任意に設定することができる。成膜樹脂３２の平均厚みＸは、塗布工程における樹脂溶液の塗布量で調整されている。成膜樹脂３２にバフ処理を施すときは、研磨面Ｐにおける開孔５の開孔状態（開孔数、開孔割合）にあわせて、目標バフ量を決定する。目標バフ量にあわせて使用するサンドペーパ２６ａを選定し、その平均突出量Ｙにあわせて平均間隔Ｚを調整する。バフ機４０では、ラインスピードが０．５〜５ｍ／ｍｉｎの範囲に設定されている。また、バフローラ２６の回転数は、本例では、１０００〜３０００ｒｐｍに設定されている。
【００３０】
バフ処理を施すことで得られたウレタンシート１２では、厚みバラツキの低減が図られている。得られたウレタンシート１２の単体では、両面共にウレタンシート１２の厚みが一様となる凹凸を呈しており、基材を有する両面テープ７を貼り合わせること、または、研磨機に装着することで研磨面Ｐの表面が略平坦となる。
【００３１】
バフ処理が施されたウレタンシート１２の研磨面Ｐと反対の面側に、両面テープ７を一面側の接着剤層で貼り合わせる。そして、円形等の所望の形状に裁断した後、汚れや異物等の付着が無いことを確認する等の検査を行い研磨パッド２０を完成させる。
【００３２】
得られた研磨パッド２０で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、両面研磨機の対向配置された２つの定盤にそれぞれ研磨パッド２０が装着される。研磨パッド２０の装着時には、剥離紙８を取り除き露出した両面テープ７の接着剤層で貼付する。２つの定盤に貼付された研磨パッド２０では、いずれも研磨面Ｐが略平坦となる。被研磨物は、２枚の研磨パッド２０の略平坦な研磨面Ｐに挟まれて両面が同時に研磨加工される。このとき、研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が供給される。
【００３３】
（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド２０の作用等について説明する。
【００３４】
本実施形態では、湿式成膜法により得られた成膜樹脂３２をバフ処理するときに、成膜樹脂３２の平均厚みＸ、サンドペーパ２６ａの砥粒２７の平均突出量Ｙ、砥粒２７の突出端と圧接ローラ２４の表面との平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たしている。このため、バフ処理により削り取られる成膜樹脂３２のバフ量が砥粒２７の平均突出量Ｙより小さくなるので、バフ処理を施すことで成膜樹脂３２にかかる負荷を低減することができる。これにより、成膜樹脂３２の表面から樹脂が無理に引きちぎられることなくバフ処理が施されるため、得られるウレタンシート１２の厚みの均一化精度を高めることができる。このような研磨パッド２０を仕上げ研磨加工に使用することで、被研磨物の平坦性を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、上述した関係式を満たすようにバフ処理が施されるため、成膜樹脂３２にかかる負荷を低減し、得られるウレタンシート１２の研磨面Ｐの表面粗さを向上させることができる。すなわち、研磨面Ｐの表面粗さＲａを５μｍ以下とすることができるので、被研磨物の平坦性を一層向上させることができる。
【００３６】
更に、本実施形態では、砥粒２７の平均突出量Ｙが粒径の１／２以下に調整されている。このため、砥粒２７が粒径の１／２程度まで樹脂に埋め込まれ基材に確実に固定されることとなる。これにより、バフ処理時に砥粒２７の脱落を抑制することができる。従って、バフ処理を施されたウレタンシート１２では、砥粒２７の付着が抑制されることから、研磨加工時に被研磨物に対するキズ（スクラッチ）の発生を抑制することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、サンドペーパ２６ａを貼付したバフローラ２６を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基材の表面に砥粒２７が固定されており、砥粒２７の一部が表面から突出し支持体に支持されていればよい。例えば、ダイヤモンドバフロール等を使用してもよく、成膜樹脂３２の厚み均一性を向上させるように略均一なバフ処理ができるものであればいずれのものも使用することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、サンドペーパ２６ａのバフ番手を１８０番手以上、すなわち、砥粒２７の平均粒径を１００μｍ以下とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、例えば、バフ番手を１８０番手より小さくする（砥粒２７の平均粒径が１００μｍを超える）ようにしてもよい。バフ量を砥粒２７の平均突出量Ｙ以下とすることで表面粗さＲａの向上を図ることを考慮すれば、バフ番手を１８０番手以上とすることが好ましい。また、本実施形態では、砥粒２７の平均突出量Ｙを粒径の１／２以下とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、粒径の１／２を超えるようにしてもよいが、砥粒の脱落を考慮すれば、平均突出量Ｙを粒径の１／２以下とすることが好ましい。
【００３９】
更に、本実施形態では、バフ処理時にバフ機４０のラインスピードを０．５〜５ｍ／ｍｉｎの範囲に設定する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。一般に、バフ処理時のラインスピードは、製造効率も考慮して１〜１５ｍ／ｍｉｎ程度に設定されるが、バフ量を突出量Ｙ以下とすることで表面粗さＲａの向上を図ることから、低速にすることが好ましい。バフ処理により成膜樹脂３２にかかる負荷の低減を考慮すれば、０．５〜２ｍ／ｍｉｎの範囲に設定することがより好ましい。
【００４０】
また更に、本実施形態では、成膜樹脂３２のスキン層側にバフ処理を施す例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、スキン層と反対側にバフ処理を施すようにしてもよい。得られるウレタンシート１２の厚みの均一化精度を向上させることを考慮すれば、少なくともスキン層側およびスキン層と反対側の一方にバフ処理を施すようにすればよい。例えば、スキン層と反対側にバフ処理を施す場合は、成膜樹脂３２のスキン層側を圧接ローラ２４に圧接させ、圧接ローラ２４と対向配置されたバフローラ２６でバフ処理を施す。すなわち、図４に示すように、研磨パッド５０では、ウレタンシート５２のスキン層５２ａと反対側にバフ処理が施されている。ウレタンシート５２では、湿式成膜法で形成されたスキン層５２ａが残されており、セル５３がスキン層と反対側の面で開孔している。ウレタンシート５２のバフ処理が施された面に両面テープ７が貼り合わされており、バフ処理で形成されたセル５３の開孔が塞がれている。このようにすれば、緻密な微多孔が形成されたスキン層５２ａが残されるため、高精度な表面平坦性を求められる被研磨物の仕上げ研磨加工等に好適に使用することができる。
【００４１】
更にまた、本実施形態では、表層に弾性層２４ａを有する圧接ローラ２４を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、弾性層２４ａを形成しないようにしてもよい。成膜樹脂１２を圧接することから、成膜樹脂３２に対するキズや破損等を抑制することを考慮すれば、少なくとも表層に弾性層２４ａを有していることが好ましい。
【００４２】
また、本実施形態では、バフ機４０の圧接ローラ２４およびバフローラ２６をそれぞれ単一のローラで構成する例を示したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、圧接ローラおよびバフローラを、それぞれ２つの対向配置された駆動ローラに無端ベルトが張架されている構成としてもよい。無端ベルトの表面にサンドペーパを貼付することで、広範囲の平坦面でバフ処理することができる。また、２つの駆動ローラ間に従動ローラを配するようにしてもよいことはもちろんである。更に、ローラに代えて板状の支持体を対向配置するようにすることも可能である。
【００４３】
更に、本実施形態では、研磨パッド２０がポリウレタン樹脂製のウレタンシート１２を備える例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ポリウレタン樹脂に代えて、例えば、ポリエチレン等の樹脂を用いた研磨パッドにも適用することができる。
【００４４】
また更に、本実施形態では、湿式成膜時の成膜基材にＰＥＴ製フィルムを使用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、不織布や織布を使用してもよい。この場合には、ポリウレタン樹脂の凝固再生後に成膜基材を剥離することが難しいため、成膜基材のポリウレタン樹脂が再生された面の反対面側にバフ処理を施すようにすればよい。
【実施例】
【００４５】
以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド２０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。
【００４６】
（実施例１）
実施例１では、ウレタンシート１２の作製にポリウレタン樹脂として、ポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂を溶解させた３０重量％溶液の１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料としてカーボンブラックの３０重量％を含むＤＭＦ分散液の４０部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液を調製した。得られた成膜樹脂３２の平均厚みＸは０．７１ｍｍであった、成膜樹脂３２をバフ処理するときは、バフ量（Ｘ−Ｚ）が平均突出量Ｙ（０．０５ｍｍ）以下の０．０３ｍｍとなるように、バフローラ２６と圧接ローラ２４との平均間隔（クリアランス）Ｚを調整した。得られたウレタンシート１２と両面テープ７とを貼り合わせることで実施例１の研磨パッド２０を製造した。
【００４７】
（比較例１）
比較例１では、バフ処理条件を変える以外は実施例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、成膜樹脂３２をバフ処理するときに、バフ量が平均突出量Ｙを越える０．０８ｍｍとなるように平均間隔Ｚを調整した。
【００４８】
（評価）
次に、各実施例および比較例について、バフ処理後のウレタンシートの厚みのバラツキおよび表面粗さＲａを評価した。厚みの測定では、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１mm）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ２をかけて測定した。ウレタンシートの幅方向の等間隔で１０箇所について、最小目盛りの１０分の１（０．００１mm）まで読み取り、厚みの平均値および標準偏差σを求めた。また、表面粗さＲａの測定では、表面粗さ測定機（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＶ−４０２）を用い、日本工業規格（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）に基づき測定した。厚みの平均値、標準偏差σおよび表面粗さＲａの評価結果を下表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１に示すように、バフ量が平均突出量Ｙを越える条件でバフ処理した比較例１のウレタンシートでは、厚みの平均値が０．６３ｍｍ、標準偏差σが０．００８ｍｍを示しており、表面粗さＲａが５．８μｍとなった。これに対して、バフ量が平均突出量Ｙ以下の条件でバフ処理した実施例１のウレタンシート１２では、厚みの平均値が比較例１と同等の０．６８ｍｍを示した。ところが、標準偏差σが０．００４ｍｍを示しており、比較例１と比べて大きく低下した。また、表面粗さＲａの評価結果では、比較例１が５．８μｍであるのに対して、実施例１が２．７μｍと大幅に向上した。これは、バフ処理時に、バフ量（Ｘ−Ｚ）を平均突出量Ｙ以下とすることで、成膜樹脂３２にかかる負荷が低減し、ウレタンシート１２の厚みの均一化精度、表面粗さＲａが向上したためと考えられる。従って、成膜樹脂３２の平均厚みＸ、サンドペーパ２６の砥粒２７の平均突出量Ｙ、砥粒２７の突出端と圧接ローラ２４との平均間隔ＺがＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たす条件でバフ処理したウレタンシート１２を用いて製造した研磨パッド２０では、被研磨物の平坦性を向上させることが期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は樹脂シートの厚みの均一化精度を高め、被研磨物の平坦性を向上させることができる研磨パッドを提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５２】
３ セル
１２ ウレタンシート（樹脂シート）
２０ 研磨パッド
２４ 圧接ローラ（第２の支持体、回転体）
２６ バフローラ（第１の支持体、回転体）
２６ａ サンドペーパ（バフシート）
２７ 砥粒
３２ 成膜樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、湿式成膜時の平均厚みをＸ（ｍｍ）とし、基材の表面から砥粒の一部が突出し第１の支持体で支持されたバフシートの前記砥粒の平均突出量をＹ（ｍｍ）とし、前記バフシートに対向配置された第２の支持体の表面および前記砥粒の突出端の平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、Ｘ−Ｚで表される研削量がＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすように、一面側を前記第２の支持体の表面に圧接させて他面側が前記バフシートでバフ処理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】
前記バフシートは、前記砥粒の粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記研削量は、前記砥粒の粒径の１／２以下であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記樹脂シートは、前記一面側に微多孔状の表面層を有しており、前記表面層の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を形成することを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記樹脂シートは、前記他面側に微多孔状の表面層を有しており、前記バフ処理された面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を構成することを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂シートは、前記バフ処理された面の表面粗さＲａが５μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記第１の支持体および第２の支持体は、回転体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１】
湿式成膜法で形成された発泡構造を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、湿式成膜時の平均厚みをＸ（ｍｍ）とし、基材の表面から砥粒の一部が突出し第１の支持体で支持されたバフシートの前記砥粒の平均突出量をＹ（ｍｍ）とし、前記バフシートに対向配置された第２の支持体の表面および前記砥粒の突出端の平均間隔をＺ（ｍｍ）としたときに、Ｘ−Ｚで表される研削量がＸ−Ｚ≦Ｙの関係を満たすように、一面側を前記第２の支持体の表面に圧接させて他面側が前記バフシートでバフ処理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】
前記バフシートは、前記砥粒の粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記研削量は、前記砥粒の粒径の１／２以下であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記樹脂シートは、前記一面側に微多孔状の表面層を有しており、前記表面層の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を形成することを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記樹脂シートは、前記他面側に微多孔状の表面層を有しており、前記バフ処理された面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を構成することを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂シートは、前記バフ処理された面の表面粗さＲａが５μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記第１の支持体および第２の支持体は、回転体であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１７９４２５（Ｐ２０１０−１７９４２５Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１６７（Ｐ２００９−２６１６７）
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月６日（２００９．２．６）
【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）】
[ Back to top ]