研磨パッド
【課題】研磨液の循環性を向上させスクラッチの発生を抑制することができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッド２０は、ウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、湿式成膜法で得られたナップシート５ａを有している。ナップシート５ａは、ポリウレタン樹脂製のナノ短繊維で形成されたファイバ被覆部５ｂで被覆されている。ナップシート５ａには多数のセル４が包含されている。ナップシート５ａは、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面７を有している。シート面７にはセル４の開孔による開孔３が形成されている。ファイバ被覆部５ｂは、ナノ短繊維がシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆している。ファイバ被覆部５ｂのナップシート５ａと反対側の面が被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを形成する。研磨面Ｐで開孔が確保される。
【解決手段】研磨パッド２０は、ウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、湿式成膜法で得られたナップシート５ａを有している。ナップシート５ａは、ポリウレタン樹脂製のナノ短繊維で形成されたファイバ被覆部５ｂで被覆されている。ナップシート５ａには多数のセル４が包含されている。ナップシート５ａは、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面７を有している。シート面７にはセル４の開孔による開孔３が形成されている。ファイバ被覆部５ｂは、ナノ短繊維がシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆している。ファイバ被覆部５ｂのナップシート５ａと反対側の面が被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを形成する。研磨面Ｐで開孔が確保される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに係り、特に、湿式成膜法で作製されセルを包含する樹脂シートであって表面にセルの開孔が形成された樹脂シートを備えた研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）の表面（加工面）では、平坦性を向上させるために研磨加工が行われている。半導体デバイスでは半導体回路の集積度が急激に増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進められており、液晶ディスプレイでは大型化が進められている。このため、加工面を一層高精度に平坦化する技術が重要となっている。
【０００３】
従来研磨加工には、ポリウレタン発泡体を備えた研磨パッド、ポリウレタン樹脂を含浸させた不織布や織編物等を備えた研磨布等が用いられている。加工面の平滑性向上とスクラッチ低減とを両立させ、高精度な平坦化を実現するために、加工面を研磨加工するための研磨面に極細繊維を配した研磨布が知られている。すなわち、研磨布を構成する繊維を細くして、研磨布を柔らかくすることが望まれている。研磨布を柔らかくすると研磨量が低下することがあるため、研磨加工時に研磨布に与える研磨圧力（研磨圧）が高く設定され、研磨布に被研磨物が強く押し込まれる場合がある。この場合に、研磨圧力が高くなると、研磨加工時に研磨布の安定性が低下し、研磨布自体の伸びにより加工面にスクラッチ（キズ）等の欠点を生じさせることがある。
【０００４】
極細繊維を配した研磨布としては、例えば、極細繊維で形成された織編物の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献１参照）。また、極細繊維で形成された不織布の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献２、特許文献３参照）。ところが、特許文献１の技術では、研磨面が極細繊維で緻密に形成されているため、研磨屑等の異物の入り込める余地がなく、さらには研磨加工時に供給されるスラリ（研磨粒子を含む研磨液）の循環性が悪くなる。このため、研磨効率を低下させ、研磨面側に異物等が堆積することで加工面に対するスクラッチの発生が懸念される。これに対して、特許文献２、特許文献３の技術では、研磨面側に溝ないし貫通孔を形成することでスラリの循環性を向上させ、研磨除去速度（被研磨物の加工面を削り取る速度）を高めると共に異物等の堆積が抑制されるものの、研磨加工中、溝ないし貫通孔の内側に極細繊維が縒れてしまい、極細繊維の分布が不均一となる。このため、研磨圧の分布が不均一となり、加工面の平坦性が損なわれるうえ、研磨特性が経時的に変化してしまうことが懸念される。
【０００５】
また、使用される極細繊維は、通常、高分子相互配列体繊維法による海島型繊維や剥離型複合紡糸法による分割型繊維であり、多成分樹脂を複合紡糸したのち１成分を取り出すことで得られる。複合紡糸し得られる極細繊維では、極細繊維同士が束状になりやすく分散性に劣ることから、極細繊維本来の特性（研磨布を柔らかくすること）を得ることが難しくなる。また、各成分の分散性や分割性を考慮した樹脂の選定が必要であり、ポリエステルやポリアクリロニトリル等の材質に制限される。ポリエステル等の極細繊維では、弾力性が不十分なため、研磨面に配しても、ミクロレベルでの研磨粒子凝集物や研磨屑等の沈み込みの効果が得られにくくなる。このため、凝集体等が研磨面と加工面との間に挟まれスクラッチの原因となる。更には、大きな研磨負荷に対する戻りが悪く回復性が不十分なため、加工面の高精度な平坦性向上が難しくなる。また、ポリエステル等の極細繊維を編織して形成された編織物では、極細繊維が固定されないため、研磨加工時に極細繊維が脱離しスクラッチを引き起こすおそれがある。一方、複合紡糸し得られた極細繊維に代えて、エレクトロスピニング（電界紡糸）法により得られた極細繊維の不織布を用いた研磨布の技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０７３１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４０１６８号公報
【特許文献３】特開２００８−２３８２８２号公報
【特許文献４】特開２００８−２５４１３６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４の技術では、極細繊維がエレクトロスピニング法で得られることから極細繊維の分散性が向上するものの、研磨面が極細繊維で緻密に覆われるため、特許文献１と同様にスラリの循環性が悪くなり、研磨効率の低下を招くこととなる。一方、ポリエステル等の繊維と比べて優れた弾力性や回復性を有する繊維としてポリウレタン樹脂で形成されたポリウレタン繊維が知られているが、ポリウレタン樹脂では、複合紡糸しても極細繊維化が難しく、研磨面にポリウレタン樹脂の極細繊維を配した研磨パッドや研磨布は知られていないのが現状である。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、研磨液の循環性を向上させスクラッチの発生を抑制す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、湿式成膜法で作製されセルを包含する樹脂シートであって表面に前記セルの開孔が形成された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、前記表面における樹脂面全面および前記セルの少なくとも前記開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、樹脂シートの樹脂面全面およびセルの少なくとも開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されることで、研磨面の表面に開孔が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液の循環性を向上させることができると共に、ナノファイバの表面が軟質となるため、スクラッチの発生を抑制することができる。
【００１１】
この場合において、ナノファイバが電界紡糸法により樹脂シートの表面における樹脂面全面およびセルの少なくとも開孔近傍の内面を直接被覆することが好ましい。また、ナノファイバの被覆厚さを０．１μｍ〜５０μｍの範囲とすることができる。また、ナノファイバが繊維径１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されてもよい。ナノファイバがポリウレタン樹脂を含むようにしてもよい。このとき、樹脂シートがポリウレタン樹脂で形成された連続発泡構造を有していてもよい。樹脂シートに導電性物質が含有されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂シートの樹脂面全面およびセルの少なくとも開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されることで、研磨面の表面に開孔が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液の循環性を向上させることができると共に、ナノファイバの表面が軟質となるため、スクラッチの発生を抑制することができる、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の開孔を意図的に拡大しファイバ被覆部を模式的に示す拡大平面図である。
【図３】実施形態の研磨パッドを構成するファイバ被覆部の形成に用いた電界紡糸装置の概略を示すブロック図である。
【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）
本実施形態の研磨パッド２０は、図１に示すように、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有するウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、湿式成膜法により得られたポリウレタン樹脂製の樹脂シートとしてのナップシート５ａを有している。ナップシート５ａは、ポリウレタン樹脂製で繊維径がナノスケールのナノ短繊維で形成されたナノファイバとしてのファイバ被覆部５ｂで被覆されている。
【００１６】
ナップシート５ａは、ポリウレタン樹脂の湿式成膜時に表面に微多孔状に形成されたスキン層が除去されており、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面７を有している。ナップシート５ａには、厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面三角状のセル４が略均等に形成されている。シート面７には、セル４の開孔による開孔３が形成されている。このため、ナップシート５ａがスウェード様となる。シート面７は、ナップシート５ａを構成し開孔３の間に介在するポリウレタン樹脂で形成されている。セル４は、シート面７側の大きさが、シート面７と反対の面側の大きさより小さく形成されている。セル４の間には、セル４より小さい孔径の図示を省略した小気孔が形成されており、セル４および図示を省略した小気孔が網目状に連通している。このため、ナップシート５ａは連続発泡構造を有している。開孔３の平均孔径は、本例では、１０〜１００μｍの範囲に調整されている。平均孔径は、湿式成膜時の条件によるセル４の大きさ調整、スキン層の除去時の条件で調整することができる。ナップシート５ａのセル４を除くポリウレタン樹脂には、導電性を有するカーボンブラック（導電性物質）９が略均等に分散された状態で含有されている。
【００１７】
ファイバ被覆部５ｂは、ナップシート５ａのシート面７におけるポリウレタン樹脂の表面（以下、樹脂面という。）全面と、開孔３を形成するセル４の内面と、を被覆している。すなわち、図２に示すように、ファイバ被覆部５ｂは、開孔３を除く樹脂面全面と、開孔３の内面とを被覆している。このファイバ被覆部５ｂは、電界紡糸（エレクトロスピニング）法により紡糸されたナノ短繊維がシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆している。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡した状態で集積されている。ファイバ被覆部５ｂの平均の厚さ（ナノファイバの被覆厚さ）は、本例では、０．１〜５０μｍの範囲に調整されている。この厚さは、ファイバ被覆部５ｂを形成するときのナノ短繊維の紡糸条件で調整することができる。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維は、本例では、繊維径が１００〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１〜５０μｍの範囲に形成されている。このようなナノ短繊維で構成されたファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が柔軟なため、ショアＡ硬度がナップシート５ａのショアＡ硬度より小さくなる。つまり、ファイバ被覆部５ｂはナップシート５ａより軟質となる。ナノ短繊維は交絡部分で固着しており、ナノ短繊維の間には間隙が形成されている。ファイバ被覆部５ｂのナップシート５ａ側に位置するナノ短繊維は、ナップシート５ａのポリウレタン樹脂に固着している。ファイバ被覆部５ｂのナップシート５ａと反対側（表面側）が研磨面Ｐを形成する。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂのうち、シート面７における樹脂面を被覆した部分の表面が研磨面Ｐを形成する。ファイバ被覆部５ｂがセル４の内面にも形成されることで開孔３が塞がれず、研磨面Ｐにも開孔が確保されていることとなる。
【００１８】
ナップシート５ａのシート面７と反対の面側には、両面テープ１３が貼り合わされている。両面テープ１３は、図示しない基材の両面に、アクリル系粘着剤等の粘着剤が略均一な厚さで塗工された粘着剤層を有している。基材にはポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の樹脂製フィルムが用いられている。両面テープ１３は、一面側の粘着剤層を介してナップシート５ａと貼り合わされており、他面側の粘着剤層が剥離紙１４で覆われている。
【００１９】
（製造）
研磨パッド２０は、湿式成膜後にスキン層を除去してナップシート５ａを作製し、電界紡糸法によりファイバ被覆部５ｂを形成することでウレタンシート５を作製した後、両面テープ１３を貼り合わせることで製造される。以下、ナップシート５ａの作製、ファイバ被覆部５ｂの形成、貼り合わせの順に説明する。
【００２０】
＜ナップシートの作製＞
ナップシート５ａは、樹脂溶液を調製する準備ステップ、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ステップ、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄・乾燥させる洗浄・乾燥ステップ、スキン層を除去するバフ処理ステップを経て作製される。
【００２１】
準備ステップでは、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、導電性物質のカーボンブラック９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％となるように有機溶媒に溶解させる。有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）やＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等が挙げられるが、本例では、ＤＭＦが用いられる。カーボンブラック９は、例えば、ポリウレタン樹脂に対して１〜２０重量％となるように配合する。添加剤としては、セル４の大きさや量（個数）を制御する顔料、発泡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、真空下で脱泡して樹脂溶液を調製する。
【００２２】
凝固再生ステップでは、準備ステップで調製した樹脂溶液を帯状の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。樹脂溶液は、塗布装置により常温下で成膜基材に略均一に塗布される。塗布装置には、本例では、ナイフコータが用いられる。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、樹脂溶液の塗布厚さ（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が、本例では、ＰＥＴ製フィルムが用いられる。
【００２３】
成膜基材に塗布された樹脂溶液は、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）に導入される。凝固液中では、まず、塗布された樹脂溶液の表面にスキン層を構成する微多孔が厚さ数μｍ程度にわたって形成される。その後、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シート状に凝固再生する。ＤＭＦが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、スキン層より内側のポリウレタン樹脂中には、セル４および小発泡が形成され、セル４および小発泡を網目状に連通する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、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４が形成される。
【００２４】
洗浄・乾燥ステップでは、凝固再生した帯状（長尺状）のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を洗浄した後乾燥させる。すなわち、成膜樹脂は、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、成膜樹脂を乾燥機等で乾燥させる。本例では、乾燥機として、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機が用いられる。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。
【００２５】
バフ処理ステップでは、乾燥後の成膜樹脂にバフ処理を施すことで、スキン層が除去される。バフ処理では、成膜樹脂のスキン層と反対側の面に、表面が略平坦な圧接用治具の表面を圧接し、スキン層側にバフ処理を施す。本例では、連続的に製造された成膜樹脂が帯状のため、スキン層と反対側の面に圧接ローラを圧接しながら、スキン層側を連続的にバフ処理する。これにより、スキン層が除去され得られたナップシート５ａでは、バフ処理された面、すなわちシート面７にセル４が開孔した開孔３が形成される。バフ処理を施すことにより、ナップシート５ａの厚さがほぼ一様となる。ナップシート５ａの厚さは、本例では、０．５〜２．０ｍｍの範囲に調整されている。
【００２６】
＜ファイバ被覆部の形成＞
ファイバ被覆部５ｂは、ポリウレタン樹脂を揮発性の良溶媒で溶解させた紡糸液を調製し、電界紡糸装置でナップシート５ａのシート面７に向けてナノ短繊維を紡出することで形成される。揮発性の良溶媒としては、ＤＭＦ、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、ジクロロメタン等から選択される１種以上を使用することができる。また、紡糸液には、ナノ短繊維の紡出性を良化するためにカーボンブラック等の導電性微粒子を添加することができる。ポリウレタン樹脂には、ナップシート５ａの作製と同じ樹脂を用い、例えば、ポリウレタン樹脂が５重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡して紡糸液を調製する。
【００２７】
電界紡糸装置４０は、図３に示すように、紡糸液を貯留する紡糸液槽３３を有している。紡糸液槽３３は、下端部に紡糸液を噴霧するための金属製の紡糸ノズル３４を有している。紡糸ノズル３４は、先端が下側となるように略垂直に紡糸液槽３３から突出している。紡糸ノズル３４の先端の口径は、上述したナノ短繊維の繊維径に合わせて０．３〜２．０μｍに設定されている。紡糸ノズル３４には、４〜３０ｋＶ、好ましくは６〜２５ｋＶの高電圧を発生可能な電源Ｖが接続されている。紡糸ノズル３４の下方には導電基板３７が略水平に配置されている。導電基板３７および電源Ｖはそれぞれ接地されている。
【００２８】
ファイバ被覆部５ｂの形成時には、導電基板３７の上面にナップシート５ａがシート面７を上側にして載置され、紡糸液が紡糸液槽３３に注入される。紡糸ノズル３４および導電基板３７間に電源Ｖにより４〜３０ｋＶの高電圧が印加されると、紡糸液槽３３に注入された紡糸液が紡糸ノズル３４の先端から連続的に噴霧される。噴霧された紡糸液中のポリウレタン樹脂が分子間に作用する電気的反発力により分散され繊維状となる。このとき、紡糸液の粘性、換言すれば、紡糸液の調製に用いたポリウレタン樹脂の分子量や濃度、紡糸時に印加する電圧の大きさ、導電性微粒子の添加等により噴霧されたポリウレタン樹脂が切れることで、得られるナノ短繊維が上述した繊維長に形成される。導電基板３７の上面に載置されたナップシート５ａの上面（シート面７）側にナノ短繊維が集積してファイバ被覆部５ｂが形成される。すなわち、ファイバ被覆部５ｂは、シート面７における樹脂面全面に形成されることはもちろんのこと、ナノ短繊維のため、開孔３を介してセル４の内面にも形成される。紡糸液を噴霧する時間によりファイバ被覆部５ｂの厚さを調整することができる。
【００２９】
紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維は、ナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆する。紡糸ノズル３４からの紡糸液の紡出初期では、ナノ短繊維がウェット状態でナップシート５ａと接触し固着する。また、紡出されたナノ短繊維がウェット状態で絡み合い、乾燥する過程で相互の交絡部分が固着する。上述した厚さ範囲に形成されたファイバ被覆部５ｂでは、ナップシート５ａのシート面７における樹脂面を被覆した部分の表面が研磨面Ｐを形成する。
【００３０】
＜貼り合わせ＞
貼り合わせでは、ファイバ被覆部５ｂで被覆されたナップシート５ａと両面テープ１３とを貼り合わせる。このとき、両面テープ１３が一側の粘着剤層でナップシート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面と貼り合わされる。その後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド２０を完成させる。
【００３１】
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。このとき、研磨パッド２０の剥離紙１４を取り外し、露出した粘着剤層で２つの定盤にそれぞれ貼付する。両面研磨機では、被研磨物が２つの定盤にそれぞれ貼付された２枚の研磨パッド２０間に挟まれて押圧されながら両面同時に研磨加工される。研磨加工時には、研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が被研磨物および研磨パッド２０間に供給される。
【００３２】
（作用等）
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。
【００３３】
本実施形態の研磨パッド２０では、ウレタンシート５を構成するナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。ウレタンシート５では、セル４の開孔によりシート面７に形成された開孔３が閉塞されることなく、研磨面Ｐで開孔が確保されている。このため、研磨加工時に生じた研磨屑等の異物が開孔３からセル４に入り込む。これにより、被研磨物および研磨パッド２０間での研磨屑の滞留が抑制されるので、被研磨物に対するスクラッチ発生を抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態の研磨パッド２０では、ナノ短繊維が繊維長１〜５０μｍの範囲のため、シート面７における樹脂面全面のみではなく、平均孔径１０〜１００μｍの範囲の開孔３を介してセル４の内面も被覆される。このため、長繊維のナノ繊維を集積したときには開孔３が塞がれてしまうのに対して、開孔３を塞ぐことなくナップシート５ａの形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００３５】
更に、ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡部分で固着しており、シート面７側のナノ短繊維がナップシート５ａのポリウレタン樹脂に固着している。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維と、ナップシート５ａとが同じポリウレタン樹脂製のため、電界紡糸法によりナップシート５ａに向けてナノ短繊維を紡出したときに固着しやすくなる。従って、研磨加工時にナノ短繊維の脱離が生じにくくなるため、被研磨物に対するスクラッチを低減することができる。
【００３６】
また更に、本実施形態の研磨パッド２０では、ファイバ被覆部５ｂを形成するナノスケールの繊維径のナノ短繊維が柔軟性を有している。つまり、ファイバ被覆部５ｂの硬度がナップシート５ａの硬度より小さくなり、ファイバ被覆部５ｂがナップシート５ａより軟質となる。このため、ファイバ被覆部５ｂでは研磨屑等の異物がナノ短繊維の間隙に入り込むことで柔軟なナノ短繊維で囲まれる。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂにより、ミクロなレベルで異物を沈み込ませる軟らかさが付与される。これにより、研磨加工時に異物が被研磨物の表面にこすり付けられることなく、キズ（スクラッチ）の発生を抑制することができる。
【００３７】
更にまた、本実施形態の研磨パッド２０では、ファイバ被覆部５ｂがシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面に形成されナップシート５ａの形状に追従した形で形成されている。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維がナノスケールの繊維径のため、比表面積が増大することとなる。従って、ファイバ被覆部５ｂによりスラリが保持されると共に、セル４にスラリが入り込むため、スラリ循環性の向上を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態の研磨パッド２０では、ナップシート５ａがポリウレタン樹脂製であり、連続発泡構造を有している。このため、ウレタンシート５では外力によりセル４が変形することで弾性を発揮する。これにより、研磨加工時に被研磨物に負荷される押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。また、ナップシート５ａが湿式成膜法により作製されたため、被研磨物に対する追従性が高くなり、研磨加工時の研磨除去速度を向上させることができる。
【００３９】
更に、本実施形態の研磨パッド２０では、ナップシート５ａに導電性を有するカーボンブラック９が略均等に分散された状態で含有されている。このため、ファイバ被覆部５ｂを形成するときに、電界紡糸装置４０で高電圧を負荷することで、ナップシート５ａの全体にほぼ一様に電界を作用させることができる。これにより、紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維が偏ることなくナップシート５ａに集積され略均一な厚さのファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、ファイバ被覆部５ｂがシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を被覆した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、樹脂面全面に加えて、セル４の少なくとも開孔３近傍の内面にファイバ被覆部５ｂが形成されていればよく、セル４の奥側（シート面７と反対側）にファイバ被覆部５ｂが形成されていなくてもよい。このようにしても、上述した効果の得られることを確認している。
【００４１】
また、本実施形態では、電界紡糸法により紡糸されたナノ短繊維でナップシート５ａの樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆することで、ウェット状態でナノ短繊維同士、ナノ短繊維とナップシート５ａとを接触させ固着させる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、ナップシート５ａに向けてファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維を紡出した後、熱カレンダ等により加熱することで融着させるようにしてもよい。このようにすれば、ナノ短繊維が確実に固定されるため、研磨加工時の脱落を抑制することができる。
【００４２】
更に、本実施形態では、ファイバ被覆部５ｂの形成に電界紡糸装置４０を使用した電界紡糸法を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。繊維径がナノスケールのナノ短繊維を得ることができれば、いかなる方法を用いてもよいが、ナップシート５ａの形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することを考慮すれば、電界紡糸法を用いることが好ましい。
【００４３】
また更に、本実施形態では、ナップシート５ａの厚さを０．５〜２．０ｍｍの範囲、ファイバ被覆部５ｂの厚さを０．１〜５０μｍの範囲とする例を示したが、本発明はこれらの厚さに制限されるものではない。ナップシート５ａの厚さが小さすぎると研磨加工時に十分な弾性が得られず被研磨物の平坦性の低下を招くこととなり、反対に、厚さが大きすぎると湿式成膜時の凝固再生が不十分となる可能性がある。このため、ナップシート５ａの厚さを上述した範囲に設定することが好ましい。また、ファイバ被覆部５ｂの厚さが小さすぎると研磨加工時に早期に摩滅してしまい、反対に、ファイバ被覆部５ｂの厚さが大きすぎると研磨加工時の押圧力でファイバ被覆部５ｂが押しつぶされて開孔３を塞いでしまい研磨効率を損なうこととなる。このため、ファイバ被覆部５ｂの厚さを上述した範囲に調整することが好ましい。
【００４４】
更にまた、本実施形態では、ポリウレタン樹脂製のナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を、ポリウレタン樹脂製のファイバ被覆部５ｂで被覆したウレタンシート５を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ナップシート５ａとファイバ被覆部５ｂとで樹脂の材質が異なるようにしてもよい。電界紡糸法により形成されるファイバ被覆部５ｂとナップシート５ａとの固着性を考慮すれば、同じ材質とすることが好ましい。
【００４５】
また、本実施形態では、ナップシート５ａに導電性を有するカーボンブラック９を含有させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。導電性を有する物質であればいかなるものを用いてもよいが、研磨加工時にナップシート５ａが摩耗すると含有させた物質が研磨面に露出することを考慮すれば、スクラッチ低減を図るために炭素材を用いることが好ましい。また、カーボンブラックとしては、製法の違いにより、ケッチェンブラックやアセチレンブラックが知られているが、いずれのものを用いてもよいことはもちろんである。
【００４６】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、本発明は研磨パッド２０の大きさ、形状に制限されるものではない。例えば、円形状や矩形状としてもよく、長尺のテープ状としてもよい。テープ状とした場合は、例えば、被研磨物をスピンドルに固定して回転させると共に、一定方向に移動するテープ状の研磨パッドをゴムローラ等で被研磨物の表面に押し付けることで研磨加工することができる。
【実施例】
【００４７】
次に、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。
【００４８】
（実施例１）
実施例１では、ナップシート５ａの作製にポリエステル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。バフ処理によりスキン層を除去し得られたナップシート５ａでは、開孔３の開孔径がおよそ５０μｍ程度であった。ファイバ被覆部５ｂを形成するポリウレタン樹脂にはウレタンシート２と同じ樹脂を用いた。電界紡糸するときの紡糸液としては、ポリウレタン樹脂を５重量％となるようにＭＥＫに溶解させた。得られた紡糸液では、回転式粘度計（Ｂ型粘度計）による粘度が７８０ｃｐｓを示した。この紡糸液を用い、電界紡糸装置４０で２０ｋＶの電圧を印加してナノ短繊維を紡糸し、ファイバ被覆部５ｂを形成した。このとき紡糸されたナノ短繊維は、繊維径３００ｎｍ、繊維長２０μｍの極細短繊維であった。ナップシート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面に両面テープ１３を貼り合わせて実施例１の研磨パッド２０を製造した。
【００４９】
（評価）
得られた実施例１の研磨パッド２０について、断面写真（走査型電子顕微鏡）から、ファイバ被覆部５ｂ、ナノ繊維シートの厚さをそれぞれ測定した。それぞれ１０箇所について測定し、平均値および標準偏差を算出した。この結果、ファイバ被覆部５ｂの厚さの平均値が２３．０μｍ、標準偏差が７．４μｍを示した。ナノ短繊維は、ナップシート５ａの表面に沿った形で固着されているため、比較的大きな標準偏差を示したものと考えられる。
【００５０】
また、実施例１の研磨パッド２０を用いて、ガラス基板の研磨加工を行った結果、加工面のスクラッチ発生を低減させることが確認された。従って、ナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を、電解紡糸法によりファイバ被覆部５ｂで直接被覆することで、スラリ循環性が向上し、被研磨物のスクラッチ発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は研磨液の循環性を向上させスクラッチの発生を抑制することができる研磨パッドを提供するため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５２】
Ｐ 研磨面
３ 開孔
４ セル
５ ウレタンシート（樹脂シート）
５ａ ナップシート
５ｂ ファイバ被覆部（ナノファイバ）
７ シート面（表面）
２０ 研磨パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに係り、特に、湿式成膜法で作製されセルを包含する樹脂シートであって表面にセルの開孔が形成された樹脂シートを備えた研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料（被研磨物）の表面（加工面）では、平坦性を向上させるために研磨加工が行われている。半導体デバイスでは半導体回路の集積度が急激に増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進められており、液晶ディスプレイでは大型化が進められている。このため、加工面を一層高精度に平坦化する技術が重要となっている。
【０００３】
従来研磨加工には、ポリウレタン発泡体を備えた研磨パッド、ポリウレタン樹脂を含浸させた不織布や織編物等を備えた研磨布等が用いられている。加工面の平滑性向上とスクラッチ低減とを両立させ、高精度な平坦化を実現するために、加工面を研磨加工するための研磨面に極細繊維を配した研磨布が知られている。すなわち、研磨布を構成する繊維を細くして、研磨布を柔らかくすることが望まれている。研磨布を柔らかくすると研磨量が低下することがあるため、研磨加工時に研磨布に与える研磨圧力（研磨圧）が高く設定され、研磨布に被研磨物が強く押し込まれる場合がある。この場合に、研磨圧力が高くなると、研磨加工時に研磨布の安定性が低下し、研磨布自体の伸びにより加工面にスクラッチ（キズ）等の欠点を生じさせることがある。
【０００４】
極細繊維を配した研磨布としては、例えば、極細繊維で形成された織編物の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献１参照）。また、極細繊維で形成された不織布の表面を研磨面とした研磨布の技術が開示されている（特許文献２、特許文献３参照）。ところが、特許文献１の技術では、研磨面が極細繊維で緻密に形成されているため、研磨屑等の異物の入り込める余地がなく、さらには研磨加工時に供給されるスラリ（研磨粒子を含む研磨液）の循環性が悪くなる。このため、研磨効率を低下させ、研磨面側に異物等が堆積することで加工面に対するスクラッチの発生が懸念される。これに対して、特許文献２、特許文献３の技術では、研磨面側に溝ないし貫通孔を形成することでスラリの循環性を向上させ、研磨除去速度（被研磨物の加工面を削り取る速度）を高めると共に異物等の堆積が抑制されるものの、研磨加工中、溝ないし貫通孔の内側に極細繊維が縒れてしまい、極細繊維の分布が不均一となる。このため、研磨圧の分布が不均一となり、加工面の平坦性が損なわれるうえ、研磨特性が経時的に変化してしまうことが懸念される。
【０００５】
また、使用される極細繊維は、通常、高分子相互配列体繊維法による海島型繊維や剥離型複合紡糸法による分割型繊維であり、多成分樹脂を複合紡糸したのち１成分を取り出すことで得られる。複合紡糸し得られる極細繊維では、極細繊維同士が束状になりやすく分散性に劣ることから、極細繊維本来の特性（研磨布を柔らかくすること）を得ることが難しくなる。また、各成分の分散性や分割性を考慮した樹脂の選定が必要であり、ポリエステルやポリアクリロニトリル等の材質に制限される。ポリエステル等の極細繊維では、弾力性が不十分なため、研磨面に配しても、ミクロレベルでの研磨粒子凝集物や研磨屑等の沈み込みの効果が得られにくくなる。このため、凝集体等が研磨面と加工面との間に挟まれスクラッチの原因となる。更には、大きな研磨負荷に対する戻りが悪く回復性が不十分なため、加工面の高精度な平坦性向上が難しくなる。また、ポリエステル等の極細繊維を編織して形成された編織物では、極細繊維が固定されないため、研磨加工時に極細繊維が脱離しスクラッチを引き起こすおそれがある。一方、複合紡糸し得られた極細繊維に代えて、エレクトロスピニング（電界紡糸）法により得られた極細繊維の不織布を用いた研磨布の技術が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０７３１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４０１６８号公報
【特許文献３】特開２００８−２３８２８２号公報
【特許文献４】特開２００８−２５４１３６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４の技術では、極細繊維がエレクトロスピニング法で得られることから極細繊維の分散性が向上するものの、研磨面が極細繊維で緻密に覆われるため、特許文献１と同様にスラリの循環性が悪くなり、研磨効率の低下を招くこととなる。一方、ポリエステル等の繊維と比べて優れた弾力性や回復性を有する繊維としてポリウレタン樹脂で形成されたポリウレタン繊維が知られているが、ポリウレタン樹脂では、複合紡糸しても極細繊維化が難しく、研磨面にポリウレタン樹脂の極細繊維を配した研磨パッドや研磨布は知られていないのが現状である。
【０００８】
本発明は上記事案に鑑み、研磨液の循環性を向上させスクラッチの発生を抑制す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、湿式成膜法で作製されセルを包含する樹脂シートであって表面に前記セルの開孔が形成された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、前記表面における樹脂面全面および前記セルの少なくとも前記開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする。
【００１０】
本発明では、樹脂シートの樹脂面全面およびセルの少なくとも開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されることで、研磨面の表面に開孔が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液の循環性を向上させることができると共に、ナノファイバの表面が軟質となるため、スクラッチの発生を抑制することができる。
【００１１】
この場合において、ナノファイバが電界紡糸法により樹脂シートの表面における樹脂面全面およびセルの少なくとも開孔近傍の内面を直接被覆することが好ましい。また、ナノファイバの被覆厚さを０．１μｍ〜５０μｍの範囲とすることができる。また、ナノファイバが繊維径１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されてもよい。ナノファイバがポリウレタン樹脂を含むようにしてもよい。このとき、樹脂シートがポリウレタン樹脂で形成された連続発泡構造を有していてもよい。樹脂シートに導電性物質が含有されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂シートの樹脂面全面およびセルの少なくとも開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されることで、研磨面の表面に開孔が確保されるため、研磨加工時に供給される研磨液の循環性を向上させることができると共に、ナノファイバの表面が軟質となるため、スクラッチの発生を抑制することができる、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の開孔を意図的に拡大しファイバ被覆部を模式的に示す拡大平面図である。
【図３】実施形態の研磨パッドを構成するファイバ被覆部の形成に用いた電界紡糸装置の概略を示すブロック図である。
【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）
本実施形態の研磨パッド２０は、図１に示すように、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有するウレタンシート５を備えている。ウレタンシート５は、湿式成膜法により得られたポリウレタン樹脂製の樹脂シートとしてのナップシート５ａを有している。ナップシート５ａは、ポリウレタン樹脂製で繊維径がナノスケールのナノ短繊維で形成されたナノファイバとしてのファイバ被覆部５ｂで被覆されている。
【００１６】
ナップシート５ａは、ポリウレタン樹脂の湿式成膜時に表面に微多孔状に形成されたスキン層が除去されており、研磨加工時に被研磨物側に位置するシート面７を有している。ナップシート５ａには、厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面三角状のセル４が略均等に形成されている。シート面７には、セル４の開孔による開孔３が形成されている。このため、ナップシート５ａがスウェード様となる。シート面７は、ナップシート５ａを構成し開孔３の間に介在するポリウレタン樹脂で形成されている。セル４は、シート面７側の大きさが、シート面７と反対の面側の大きさより小さく形成されている。セル４の間には、セル４より小さい孔径の図示を省略した小気孔が形成されており、セル４および図示を省略した小気孔が網目状に連通している。このため、ナップシート５ａは連続発泡構造を有している。開孔３の平均孔径は、本例では、１０〜１００μｍの範囲に調整されている。平均孔径は、湿式成膜時の条件によるセル４の大きさ調整、スキン層の除去時の条件で調整することができる。ナップシート５ａのセル４を除くポリウレタン樹脂には、導電性を有するカーボンブラック（導電性物質）９が略均等に分散された状態で含有されている。
【００１７】
ファイバ被覆部５ｂは、ナップシート５ａのシート面７におけるポリウレタン樹脂の表面（以下、樹脂面という。）全面と、開孔３を形成するセル４の内面と、を被覆している。すなわち、図２に示すように、ファイバ被覆部５ｂは、開孔３を除く樹脂面全面と、開孔３の内面とを被覆している。このファイバ被覆部５ｂは、電界紡糸（エレクトロスピニング）法により紡糸されたナノ短繊維がシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆している。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡した状態で集積されている。ファイバ被覆部５ｂの平均の厚さ（ナノファイバの被覆厚さ）は、本例では、０．１〜５０μｍの範囲に調整されている。この厚さは、ファイバ被覆部５ｂを形成するときのナノ短繊維の紡糸条件で調整することができる。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維は、本例では、繊維径が１００〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１〜５０μｍの範囲に形成されている。このようなナノ短繊維で構成されたファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が柔軟なため、ショアＡ硬度がナップシート５ａのショアＡ硬度より小さくなる。つまり、ファイバ被覆部５ｂはナップシート５ａより軟質となる。ナノ短繊維は交絡部分で固着しており、ナノ短繊維の間には間隙が形成されている。ファイバ被覆部５ｂのナップシート５ａ側に位置するナノ短繊維は、ナップシート５ａのポリウレタン樹脂に固着している。ファイバ被覆部５ｂのナップシート５ａと反対側（表面側）が研磨面Ｐを形成する。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂのうち、シート面７における樹脂面を被覆した部分の表面が研磨面Ｐを形成する。ファイバ被覆部５ｂがセル４の内面にも形成されることで開孔３が塞がれず、研磨面Ｐにも開孔が確保されていることとなる。
【００１８】
ナップシート５ａのシート面７と反対の面側には、両面テープ１３が貼り合わされている。両面テープ１３は、図示しない基材の両面に、アクリル系粘着剤等の粘着剤が略均一な厚さで塗工された粘着剤層を有している。基材にはポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）等の樹脂製フィルムが用いられている。両面テープ１３は、一面側の粘着剤層を介してナップシート５ａと貼り合わされており、他面側の粘着剤層が剥離紙１４で覆われている。
【００１９】
（製造）
研磨パッド２０は、湿式成膜後にスキン層を除去してナップシート５ａを作製し、電界紡糸法によりファイバ被覆部５ｂを形成することでウレタンシート５を作製した後、両面テープ１３を貼り合わせることで製造される。以下、ナップシート５ａの作製、ファイバ被覆部５ｂの形成、貼り合わせの順に説明する。
【００２０】
＜ナップシートの作製＞
ナップシート５ａは、樹脂溶液を調製する準備ステップ、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ステップ、凝固再生したポリウレタン樹脂を洗浄・乾燥させる洗浄・乾燥ステップ、スキン層を除去するバフ処理ステップを経て作製される。
【００２１】
準備ステップでは、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、導電性物質のカーボンブラック９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％となるように有機溶媒に溶解させる。有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）やＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等が挙げられるが、本例では、ＤＭＦが用いられる。カーボンブラック９は、例えば、ポリウレタン樹脂に対して１〜２０重量％となるように配合する。添加剤としては、セル４の大きさや量（個数）を制御する顔料、発泡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、真空下で脱泡して樹脂溶液を調製する。
【００２２】
凝固再生ステップでは、準備ステップで調製した樹脂溶液を帯状の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。樹脂溶液は、塗布装置により常温下で成膜基材に略均一に塗布される。塗布装置には、本例では、ナイフコータが用いられる。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、樹脂溶液の塗布厚さ（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が、本例では、ＰＥＴ製フィルムが用いられる。
【００２３】
成膜基材に塗布された樹脂溶液は、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）に導入される。凝固液中では、まず、塗布された樹脂溶液の表面にスキン層を構成する微多孔が厚さ数μｍ程度にわたって形成される。その後、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シート状に凝固再生する。ＤＭＦが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、スキン層より内側のポリウレタン樹脂中には、セル４および小発泡が形成され、セル４および小発泡を網目状に連通する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、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４が形成される。
【００２４】
洗浄・乾燥ステップでは、凝固再生した帯状（長尺状）のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を洗浄した後乾燥させる。すなわち、成膜樹脂は、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、成膜樹脂を乾燥機等で乾燥させる。本例では、乾燥機として、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機が用いられる。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。
【００２５】
バフ処理ステップでは、乾燥後の成膜樹脂にバフ処理を施すことで、スキン層が除去される。バフ処理では、成膜樹脂のスキン層と反対側の面に、表面が略平坦な圧接用治具の表面を圧接し、スキン層側にバフ処理を施す。本例では、連続的に製造された成膜樹脂が帯状のため、スキン層と反対側の面に圧接ローラを圧接しながら、スキン層側を連続的にバフ処理する。これにより、スキン層が除去され得られたナップシート５ａでは、バフ処理された面、すなわちシート面７にセル４が開孔した開孔３が形成される。バフ処理を施すことにより、ナップシート５ａの厚さがほぼ一様となる。ナップシート５ａの厚さは、本例では、０．５〜２．０ｍｍの範囲に調整されている。
【００２６】
＜ファイバ被覆部の形成＞
ファイバ被覆部５ｂは、ポリウレタン樹脂を揮発性の良溶媒で溶解させた紡糸液を調製し、電界紡糸装置でナップシート５ａのシート面７に向けてナノ短繊維を紡出することで形成される。揮発性の良溶媒としては、ＤＭＦ、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、ジクロロメタン等から選択される１種以上を使用することができる。また、紡糸液には、ナノ短繊維の紡出性を良化するためにカーボンブラック等の導電性微粒子を添加することができる。ポリウレタン樹脂には、ナップシート５ａの作製と同じ樹脂を用い、例えば、ポリウレタン樹脂が５重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡して紡糸液を調製する。
【００２７】
電界紡糸装置４０は、図３に示すように、紡糸液を貯留する紡糸液槽３３を有している。紡糸液槽３３は、下端部に紡糸液を噴霧するための金属製の紡糸ノズル３４を有している。紡糸ノズル３４は、先端が下側となるように略垂直に紡糸液槽３３から突出している。紡糸ノズル３４の先端の口径は、上述したナノ短繊維の繊維径に合わせて０．３〜２．０μｍに設定されている。紡糸ノズル３４には、４〜３０ｋＶ、好ましくは６〜２５ｋＶの高電圧を発生可能な電源Ｖが接続されている。紡糸ノズル３４の下方には導電基板３７が略水平に配置されている。導電基板３７および電源Ｖはそれぞれ接地されている。
【００２８】
ファイバ被覆部５ｂの形成時には、導電基板３７の上面にナップシート５ａがシート面７を上側にして載置され、紡糸液が紡糸液槽３３に注入される。紡糸ノズル３４および導電基板３７間に電源Ｖにより４〜３０ｋＶの高電圧が印加されると、紡糸液槽３３に注入された紡糸液が紡糸ノズル３４の先端から連続的に噴霧される。噴霧された紡糸液中のポリウレタン樹脂が分子間に作用する電気的反発力により分散され繊維状となる。このとき、紡糸液の粘性、換言すれば、紡糸液の調製に用いたポリウレタン樹脂の分子量や濃度、紡糸時に印加する電圧の大きさ、導電性微粒子の添加等により噴霧されたポリウレタン樹脂が切れることで、得られるナノ短繊維が上述した繊維長に形成される。導電基板３７の上面に載置されたナップシート５ａの上面（シート面７）側にナノ短繊維が集積してファイバ被覆部５ｂが形成される。すなわち、ファイバ被覆部５ｂは、シート面７における樹脂面全面に形成されることはもちろんのこと、ナノ短繊維のため、開孔３を介してセル４の内面にも形成される。紡糸液を噴霧する時間によりファイバ被覆部５ｂの厚さを調整することができる。
【００２９】
紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維は、ナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆する。紡糸ノズル３４からの紡糸液の紡出初期では、ナノ短繊維がウェット状態でナップシート５ａと接触し固着する。また、紡出されたナノ短繊維がウェット状態で絡み合い、乾燥する過程で相互の交絡部分が固着する。上述した厚さ範囲に形成されたファイバ被覆部５ｂでは、ナップシート５ａのシート面７における樹脂面を被覆した部分の表面が研磨面Ｐを形成する。
【００３０】
＜貼り合わせ＞
貼り合わせでは、ファイバ被覆部５ｂで被覆されたナップシート５ａと両面テープ１３とを貼り合わせる。このとき、両面テープ１３が一側の粘着剤層でナップシート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面と貼り合わされる。その後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド２０を完成させる。
【００３１】
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。このとき、研磨パッド２０の剥離紙１４を取り外し、露出した粘着剤層で２つの定盤にそれぞれ貼付する。両面研磨機では、被研磨物が２つの定盤にそれぞれ貼付された２枚の研磨パッド２０間に挟まれて押圧されながら両面同時に研磨加工される。研磨加工時には、研磨粒子を含む研磨液（スラリ）が被研磨物および研磨パッド２０間に供給される。
【００３２】
（作用等）
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。
【００３３】
本実施形態の研磨パッド２０では、ウレタンシート５を構成するナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面がファイバ被覆部５ｂで被覆されている。ウレタンシート５では、セル４の開孔によりシート面７に形成された開孔３が閉塞されることなく、研磨面Ｐで開孔が確保されている。このため、研磨加工時に生じた研磨屑等の異物が開孔３からセル４に入り込む。これにより、被研磨物および研磨パッド２０間での研磨屑の滞留が抑制されるので、被研磨物に対するスクラッチ発生を抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態の研磨パッド２０では、ナノ短繊維が繊維長１〜５０μｍの範囲のため、シート面７における樹脂面全面のみではなく、平均孔径１０〜１００μｍの範囲の開孔３を介してセル４の内面も被覆される。このため、長繊維のナノ繊維を集積したときには開孔３が塞がれてしまうのに対して、開孔３を塞ぐことなくナップシート５ａの形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００３５】
更に、ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維が交絡部分で固着しており、シート面７側のナノ短繊維がナップシート５ａのポリウレタン樹脂に固着している。ファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維と、ナップシート５ａとが同じポリウレタン樹脂製のため、電界紡糸法によりナップシート５ａに向けてナノ短繊維を紡出したときに固着しやすくなる。従って、研磨加工時にナノ短繊維の脱離が生じにくくなるため、被研磨物に対するスクラッチを低減することができる。
【００３６】
また更に、本実施形態の研磨パッド２０では、ファイバ被覆部５ｂを形成するナノスケールの繊維径のナノ短繊維が柔軟性を有している。つまり、ファイバ被覆部５ｂの硬度がナップシート５ａの硬度より小さくなり、ファイバ被覆部５ｂがナップシート５ａより軟質となる。このため、ファイバ被覆部５ｂでは研磨屑等の異物がナノ短繊維の間隙に入り込むことで柔軟なナノ短繊維で囲まれる。換言すれば、ファイバ被覆部５ｂにより、ミクロなレベルで異物を沈み込ませる軟らかさが付与される。これにより、研磨加工時に異物が被研磨物の表面にこすり付けられることなく、キズ（スクラッチ）の発生を抑制することができる。
【００３７】
更にまた、本実施形態の研磨パッド２０では、ファイバ被覆部５ｂがシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面に形成されナップシート５ａの形状に追従した形で形成されている。ファイバ被覆部５ｂでは、ナノ短繊維がナノスケールの繊維径のため、比表面積が増大することとなる。従って、ファイバ被覆部５ｂによりスラリが保持されると共に、セル４にスラリが入り込むため、スラリ循環性の向上を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態の研磨パッド２０では、ナップシート５ａがポリウレタン樹脂製であり、連続発泡構造を有している。このため、ウレタンシート５では外力によりセル４が変形することで弾性を発揮する。これにより、研磨加工時に被研磨物に負荷される押圧力が均等化されるので、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。また、ナップシート５ａが湿式成膜法により作製されたため、被研磨物に対する追従性が高くなり、研磨加工時の研磨除去速度を向上させることができる。
【００３９】
更に、本実施形態の研磨パッド２０では、ナップシート５ａに導電性を有するカーボンブラック９が略均等に分散された状態で含有されている。このため、ファイバ被覆部５ｂを形成するときに、電界紡糸装置４０で高電圧を負荷することで、ナップシート５ａの全体にほぼ一様に電界を作用させることができる。これにより、紡糸ノズル３４から紡出されたナノ短繊維が偏ることなくナップシート５ａに集積され略均一な厚さのファイバ被覆部５ｂを形成することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、ファイバ被覆部５ｂがシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を被覆した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、樹脂面全面に加えて、セル４の少なくとも開孔３近傍の内面にファイバ被覆部５ｂが形成されていればよく、セル４の奥側（シート面７と反対側）にファイバ被覆部５ｂが形成されていなくてもよい。このようにしても、上述した効果の得られることを確認している。
【００４１】
また、本実施形態では、電界紡糸法により紡糸されたナノ短繊維でナップシート５ａの樹脂面全面およびセル４の内面を直接被覆することで、ウェット状態でナノ短繊維同士、ナノ短繊維とナップシート５ａとを接触させ固着させる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、ナップシート５ａに向けてファイバ被覆部５ｂを構成するナノ短繊維を紡出した後、熱カレンダ等により加熱することで融着させるようにしてもよい。このようにすれば、ナノ短繊維が確実に固定されるため、研磨加工時の脱落を抑制することができる。
【００４２】
更に、本実施形態では、ファイバ被覆部５ｂの形成に電界紡糸装置４０を使用した電界紡糸法を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。繊維径がナノスケールのナノ短繊維を得ることができれば、いかなる方法を用いてもよいが、ナップシート５ａの形状に追従するようにファイバ被覆部５ｂを形成することを考慮すれば、電界紡糸法を用いることが好ましい。
【００４３】
また更に、本実施形態では、ナップシート５ａの厚さを０．５〜２．０ｍｍの範囲、ファイバ被覆部５ｂの厚さを０．１〜５０μｍの範囲とする例を示したが、本発明はこれらの厚さに制限されるものではない。ナップシート５ａの厚さが小さすぎると研磨加工時に十分な弾性が得られず被研磨物の平坦性の低下を招くこととなり、反対に、厚さが大きすぎると湿式成膜時の凝固再生が不十分となる可能性がある。このため、ナップシート５ａの厚さを上述した範囲に設定することが好ましい。また、ファイバ被覆部５ｂの厚さが小さすぎると研磨加工時に早期に摩滅してしまい、反対に、ファイバ被覆部５ｂの厚さが大きすぎると研磨加工時の押圧力でファイバ被覆部５ｂが押しつぶされて開孔３を塞いでしまい研磨効率を損なうこととなる。このため、ファイバ被覆部５ｂの厚さを上述した範囲に調整することが好ましい。
【００４４】
更にまた、本実施形態では、ポリウレタン樹脂製のナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を、ポリウレタン樹脂製のファイバ被覆部５ｂで被覆したウレタンシート５を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ナップシート５ａとファイバ被覆部５ｂとで樹脂の材質が異なるようにしてもよい。電界紡糸法により形成されるファイバ被覆部５ｂとナップシート５ａとの固着性を考慮すれば、同じ材質とすることが好ましい。
【００４５】
また、本実施形態では、ナップシート５ａに導電性を有するカーボンブラック９を含有させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。導電性を有する物質であればいかなるものを用いてもよいが、研磨加工時にナップシート５ａが摩耗すると含有させた物質が研磨面に露出することを考慮すれば、スクラッチ低減を図るために炭素材を用いることが好ましい。また、カーボンブラックとしては、製法の違いにより、ケッチェンブラックやアセチレンブラックが知られているが、いずれのものを用いてもよいことはもちろんである。
【００４６】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、本発明は研磨パッド２０の大きさ、形状に制限されるものではない。例えば、円形状や矩形状としてもよく、長尺のテープ状としてもよい。テープ状とした場合は、例えば、被研磨物をスピンドルに固定して回転させると共に、一定方向に移動するテープ状の研磨パッドをゴムローラ等で被研磨物の表面に押し付けることで研磨加工することができる。
【実施例】
【００４７】
次に、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。
【００４８】
（実施例１）
実施例１では、ナップシート５ａの作製にポリエステル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。バフ処理によりスキン層を除去し得られたナップシート５ａでは、開孔３の開孔径がおよそ５０μｍ程度であった。ファイバ被覆部５ｂを形成するポリウレタン樹脂にはウレタンシート２と同じ樹脂を用いた。電界紡糸するときの紡糸液としては、ポリウレタン樹脂を５重量％となるようにＭＥＫに溶解させた。得られた紡糸液では、回転式粘度計（Ｂ型粘度計）による粘度が７８０ｃｐｓを示した。この紡糸液を用い、電界紡糸装置４０で２０ｋＶの電圧を印加してナノ短繊維を紡糸し、ファイバ被覆部５ｂを形成した。このとき紡糸されたナノ短繊維は、繊維径３００ｎｍ、繊維長２０μｍの極細短繊維であった。ナップシート５ａのファイバ被覆部５ｂと反対側の面に両面テープ１３を貼り合わせて実施例１の研磨パッド２０を製造した。
【００４９】
（評価）
得られた実施例１の研磨パッド２０について、断面写真（走査型電子顕微鏡）から、ファイバ被覆部５ｂ、ナノ繊維シートの厚さをそれぞれ測定した。それぞれ１０箇所について測定し、平均値および標準偏差を算出した。この結果、ファイバ被覆部５ｂの厚さの平均値が２３．０μｍ、標準偏差が７．４μｍを示した。ナノ短繊維は、ナップシート５ａの表面に沿った形で固着されているため、比較的大きな標準偏差を示したものと考えられる。
【００５０】
また、実施例１の研磨パッド２０を用いて、ガラス基板の研磨加工を行った結果、加工面のスクラッチ発生を低減させることが確認された。従って、ナップシート５ａのシート面７における樹脂面全面およびセル４の内面を、電解紡糸法によりファイバ被覆部５ｂで直接被覆することで、スラリ循環性が向上し、被研磨物のスクラッチ発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は研磨液の循環性を向上させスクラッチの発生を抑制することができる研磨パッドを提供するため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５２】
Ｐ 研磨面
３ 開孔
４ セル
５ ウレタンシート（樹脂シート）
５ａ ナップシート
５ｂ ファイバ被覆部（ナノファイバ）
７ シート面（表面）
２０ 研磨パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式成膜法で作製されセルを包含する樹脂シートであって表面に前記セルの開孔が形成された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、前記表面における樹脂面全面および前記セルの少なくとも前記開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記ナノファイバは、電界紡糸法により前記樹脂シートの前記表面における樹脂面全面および前記セルの少なくとも前記開孔近傍の内面を直接被覆したことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記ナノファイバの被覆厚さは、０．１μｍ〜５０μｍの範囲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】
前記ナノファイバは、繊維径が１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されたことを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記ナノファイバは、ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂シートは、ポリウレタン樹脂で形成された連続発泡構造を有す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】
前記樹脂シートに導電性物質が含有されていることを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド。
【請求項１】
湿式成膜法で作製されセルを包含する樹脂シートであって表面に前記セルの開孔が形成された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、前記表面における樹脂面全面および前記セルの少なくとも前記開孔近傍の内面がナノファイバで被覆されたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記ナノファイバは、電界紡糸法により前記樹脂シートの前記表面における樹脂面全面および前記セルの少なくとも前記開孔近傍の内面を直接被覆したことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記ナノファイバの被覆厚さは、０．１μｍ〜５０μｍの範囲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】
前記ナノファイバは、繊維径が１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲、繊維長が１μｍ〜５０μｍの範囲の繊維で構成されたことを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記ナノファイバは、ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂シートは、ポリウレタン樹脂で形成された連続発泡構造を有す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】
前記樹脂シートに導電性物質が含有されていることを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２０１５３０（Ｐ２０１０−２０１５３０Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４７５６６（Ｐ２００９−４７５６６）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【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９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
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