JP5091417B2

JP5091417B2 - 研磨布

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Publication number: JP5091417B2
Application number: JP2006092901A
Authority: JP
Inventors: 大介高橋; 正孝高木
Original assignee: Fujibo Holdings Inc
Current assignee: Fujibo Holdings Inc
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007260884A

Description

本発明は研磨布に係り、特に、被研磨物を研磨加工するための研磨面を有する研磨布に関する。

従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、シリコンウエハ（ベアシリコン）、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料、ハードディスク用基板（被研磨物）では、高精度な平坦性が要求されるため、研磨布を使用した研磨加工が行われている。通常、研磨加工時には、被研磨物の両面又は片面に研磨布を対向させ研磨粒子等を含む研磨液（スラリー）が被研磨物及び研磨布間に供給されている。

一般に、研磨加工に使用される研磨布には、樹脂含浸不織布、硬質プラスチックシート、軟質プラスチックシート等が被研磨物の研磨特性に応じて使用されている。この軟質プラスチックシートは、水混和性の有機溶媒に軟質プラスチックを溶解させ得られた樹脂溶液をシート状の基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させること（湿式成膜法）で製造され、多方面で使用されている。凝固再生に伴い軟質プラスチックシートの表面には表面層（スキン層）を構成する微多孔が厚さ数μｍ程度に亘り緻密に形成され、表面層の内側には発泡層を構成する多数の発泡が連続して形成されている。通常、発泡層の発泡は、スキン層の微多孔より平均孔径が大きくスキン層に近づくほど小さくなる円錐状（断面略三角状）に形成されている。

このような軟質プラスチックシートのスキン層の表面は、平坦性と共に平滑性を有するため、研磨加工時に供給される研磨液の種類によっては研磨液中の研磨粒子を被研磨物及び研磨布間に保持することが難しい。これを回避するため、バフ処理等によりスキン層を除去することで、発泡層の発泡を軟質プラスチックシートの表面で開口させている。この開口を通じて発泡内に研磨液が浸入することから、研磨液を発泡内に貯留させつつ研磨布及び被研磨物間に供給することが可能となる。

ところが、研磨加工の進行に伴い軟質プラスチックシートが磨耗すると、発泡が円錐状のため、表面での開口径が大きくなり軟質プラスチックシートの表面の平坦性が損なわれる。この結果、被研磨物が均等に研磨加工されず高精度な平坦性を達成することが難しくなる。また、湿式成膜法による軟質プラスチックシートの製造では、樹脂溶液の粘性により基材への塗布時に厚さのバラツキが生じやすく、凝固再生時の発泡形成（有機溶媒と水系凝固液との置換）でも厚さのバラツキが生じやすい。このため、軟質プラスチックシート自体が大きく波打った表面となるので、研磨加工時に被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。これを解決するため、湿式成膜法による発泡構造を具備した軟質プラスチックシートに高硬度のフィルム等を貼り合わせた研磨布が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２４９７０９号公報

しかしながら、特許文献１の研磨布では、高硬度のフィルムで軟質プラスチックシートが略均等に押し付けられることから研磨加工で被研磨物の平坦性を向上させることができるものの、研磨加工時に供給される研磨液との接触により軟質プラスチックシートの弾力性が低下することがある。弾力性が低下すると軟質プラスチックシートが硬くなり、被研磨物に対する追随性が低下するため、被研磨物の平坦性を低下させてしまう、という問題がある。これを回避するためには、軟質プラスチックシートが硬くなる前に交換することが望ましいが、研磨布の寿命を低下させることとなる。また、軟質プラスチックシートが硬くなると、研磨加工中に生じる研磨屑等により被研磨物の加工面にスクラッチ（キズ）等が発生しやすくなる。

本発明は上記事案に鑑み、被研磨物に対する追随性を確保し平坦性を向上させることができる研磨布を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、被研磨物を研磨加工するための研磨面が形成され内部に立体網目状に連通した発泡が形成された第１の軟質プラスチックシートと、内部に気孔が略均等に形成された第２の軟質プラスチックシートとを備え、前記第１の軟質プラスチックシートは、前記研磨面の反対面側に前記第２の軟質プラスチックシートが接合されており、前記研磨面側が前記第１及び第２の軟質プラスチックシートの全体の厚さが一様となるようにバフ処理され前記発泡が開口しているとともに、該第１の軟質プラスチックシートの内部に形成された前記発泡は、前記第１の軟質プラスチックシートの厚さ方向に長さを有し前記研磨面側で縮径されており、かつ、前記研磨面から内部の方向に前記第１の軟質プラスチックシートの厚さの少なくとも１５％を超えるまで平均孔径が２５μｍ以下であることを特徴とする。

本発明では、第１の軟質プラスチックシートが、研磨面側が第１及び第２の軟質プラスチックシートの全体の厚さが一様となるようにバフ処理され発泡が開口しているため、被研磨物の研磨加工時に研磨液の発泡内への浸入により徐々に弾力性が低下し硬くなるのに対して、第１の軟質プラスチックシートの研磨面の反対面側に接合されている第２の軟質プラスチックシートの内部に形成された気孔が第１の軟質プラスチックシートの発泡とは連通せず弾力性が維持されるので、全体の厚さが一様となることで平坦化した研磨面が第２の軟質プラスチックシートの弾力性により略均等な圧力で被研磨物に押し付けられるため、研磨加工時に第１の軟質プラスチックシートが硬くなっても被研磨物に対する追随性を確保しスクラッチ発生を抑制するとともに、第１の軟質プラスチックシートの内部に形成された発泡が第１の軟質プラスチックシートの厚さ方向に長さを有し研磨面側で縮径されており、かつ、研磨面から内部の方向に第１の軟質プラスチックシートの厚さの少なくとも１５％を超えるまで平均孔径が２５μｍ以下のため、研磨加工の進行に伴い軟質プラスチックシートが磨耗しても表面での開口径の過度の増大が抑制されるので、長期間に亘り被研磨物の平坦性を向上させることができる。

この場合において、第２の軟質プラスチックシートを第１の軟質プラスチックシートより大きい弾力性を有するようにしてもよい。このとき、第２の軟質プラスチックシートの内部に形成された気孔を第１の軟質プラスチックシートの内部に形成された発泡より平均孔径を大きくしてもよい。第２の軟質プラスチックシートは、第１の軟質プラスチックシートに接合された反対面側に第１の軟質プラスチックシートの発泡より平均孔径の小さい微多孔が形成された表面層を有していてもよい。また、第１及び第２の軟質プラスチックシートをいずれもポリウレタン樹脂製としてもよい。このとき、第１及び第２の軟質プラスチックシートをポリウレタン樹脂で接合することができる。また、第２の軟質プラスチックシートの第１の軟質プラスチックシートが接合された反対面側に、定盤に装着するための両面テープの片面が更に貼り合わされていてもよい。このとき、第２の軟質プラスチックシートと両面テープとの間に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種の基材が更に貼り合わされていてもよい。

本発明によれば、第１の軟質プラスチックシートが、研磨面側が第１及び第２の軟質プラスチックシートの全体の厚さが一様となるようにバフ処理され発泡が開口しているため、研磨加工時に研磨液の浸入により徐々に弾力性が低下し硬くなるのに対して、第１の軟質プラスチックシートの研磨面の反対面側に接合されている第２の軟質プラスチックシートの内部に形成された気孔が第１の軟質プラスチックシートの発泡とは連通せず弾力性が維持されるので、平坦化した研磨面が第２の軟質プラスチックシートの弾力性により略均等な圧力で被研磨物に押し付けられるため、研磨加工時に第１の軟質プラスチックシートが硬くなっても被研磨物に対する追随性を確保しスクラッチ発生を抑制するとともに、第１の軟質プラスチックシートの内部に形成された発泡が第１の軟質プラスチックシートの厚さ方向に長さを有し研磨面側で縮径されており、かつ、研磨面から内部の方向に第１の軟質プラスチックシートの厚さの少なくとも１５％を超えるまで平均孔径が２５μｍ以下のため、研磨加工の進行に伴い軟質プラスチックシートが磨耗しても表面での開口径の過度の増大が抑制されるので、長期間に亘り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。

以下、図面を参照して、本発明に係る研磨布の実施の形態について説明する。

（研磨パッド）
図１に示すように、研磨布（一般に研磨パッドと称されるため、以下、研磨パッドという。）１は、ポリウレタン樹脂で成膜され被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有する第１の軟質プラスチックシートとしてのポリウレタンシート２と、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐの反対面側に接合されポリウレタン樹脂で成膜された第２の軟質プラスチックシートとしてのポリウレタンシート５とを備えている。

ポリウレタンシート２は、内部にポリウレタンシート２の厚さ方向（図１の縦方向）に長さを有する発泡３が略均等に形成されている。発泡３は、ポリウレタンシート２の厚さのほぼ全体に亘る長さの発泡３ａと、発泡３ａ同士の間で研磨面Ｐ側に偏った位置に形成され発泡３ａより長さの小さい発泡３ｂとで構成されており、ポリウレタンシート２の厚さ方向で長さにバラツキを有している。発泡３の平均孔径は、研磨面Ｐ側の大きさが研磨面Ｐの反対面側より小さく形成されている。すなわち、発泡３は、研磨面Ｐ側で縮径されている。発泡３同士の間のポリウレタン樹脂中には、発泡３より平均孔径が小さい図示を省略した微小発泡が形成されている。図示を省略した微小発泡及び発泡３は、図示を省略した微小発泡より孔径の小さい図示しない連通孔で立体網目状に連通している。また、発泡３ａ、３ｂは、研磨面Ｐからポリウレタンシート２の内部方向にポリウレタンシート２の厚さの少なくとも１５％を超えるまで平均孔径が２５μｍ以下に維持されている。

一方、ポリウレタンシート５には、ポリウレタンシート２が接合された反対面側に、ポリウレタンシート２に形成された発泡３より平均孔径が小さい不図示の微多孔が緻密に形成されたスキン層５ａを有している。ポリウレタンシート５のスキン層５ａより内側（ポリウレタンシート２側）には、ポリウレタンシート２に形成された発泡３より平均孔径が大きい気孔６が略均等に形成されている。気孔６は、ポリウレタンシート５の厚さのほぼ全体に亘る長さで厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状に形成されている。気孔６は、ポリウレタンシート２側の平均孔径がスキン層５ａ側より大きく形成されている。気孔６同士の間のポリウレタン樹脂中には、スキン層５ａに形成された微多孔より平均孔径が大きく気孔６より平均孔径が小さい図示を省略した微小気孔が形成されている。スキン層５ａの不図示の微多孔、気孔６及び図示を省略した微小気孔は、図示しない連通孔で立体網目状に連通している。

ポリウレタンシート５の内部に形成された気孔６の平均孔径が、ポリウレタンシート２の内部に形成された発泡３の平均孔径より大きいため、ポリウレタンシート２、５をそれぞれ加圧したときは、ポリウレタンシート５の気孔６がポリウレタンシート２の発泡３より大きく変形することから、ポリウレタンシート５の弾力性がポリウレタンシート２より大きくなる。ポリウレタンシート２及びポリウレタンシート５は、ポリウレタン樹脂で接合されている。ポリウレタンシート２のポリウレタンシート５が接合された反対面側、すなわち研磨面Ｐ側は、ポリウレタンシート２及びポリウレタンシート５の全体の厚さが一様となるようにバフ処理されている（詳細後述）。このため、ポリウレタンシート２の発泡３は、研磨面Ｐで開口し開口４を形成している。

また、研磨パッド１は、ポリウレタンシート５のスキン層５ａ側に、ポリウレタンシート２、５を支持する基材１１が貼り合わされている。基材１１には、少なくとも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、不織布又は織布から選択される１種が使用されている。基材１１の下面側（ポリウレタンシート５と反対側）には、一面側（最下面側）に剥離紙１３を有し研磨機の定盤に研磨パッド１を装着するための両面テープ１２の他面側が貼り合わされている。

（研磨パッドの製造）
研磨パッド１は、図２に示す各工程を経て製造されるが、準備工程〜洗浄・乾燥工程でそれぞれ成膜されたポリウレタンシート２、５が接合工程で接合される。ポリウレタンシート２の作製、ポリウレタンシート５の作製の順に説明する。

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。）及び発泡３を形成させるための親水性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％となるようにＤＭＦに溶解させる。また、ポリウレタン樹脂の溶解時に、別の添加剤として、カーボンブラック等の顔料、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適宜添加することができる。

親水性添加剤としては、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、燐酸エステル塩等のアニオン界面活性剤を使用する。ポリウレタン樹脂に対する親水性添加剤の添加量は、発泡３の研磨面Ｐ側での孔径、数に応じて設定する。得られた混合溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液４５を得る。

塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させ、洗浄後乾燥させてポリウレタンシート２を得る。塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程は、図３に示す成膜装置で連続して実行される。

図３に示すように、成膜装置６０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しポリウレタン樹脂を凝固再生させるための凝固液２５が満たされた凝固槽２０、凝固再生後のポリウレタン樹脂を洗浄する水等の洗浄液３５が満たされた洗浄槽３０及びポリウレタン樹脂を乾燥させるためのシリンダ乾燥機５０を連続して備えている。

凝固槽２０の上流側には、成膜基材４３を供給する基材供給ローラ４１が配置されている。基材供給ローラ４１の下流側にはガイドローラ４８が配置されており、ガイドローラ４８の下流側には成膜基材４３にポリウレタン樹脂溶液４５を略均一に塗布するナイフコータ４６が配置されている。ナイフコータ４６の下流側で凝固槽２０の上方にはガイドローラ２１が配置されている。なお、成膜基材４３には、凝固液２５を浸透させないＰＥＴ製等の可撓性フィルムが用いられる。

凝固槽２０には、洗浄槽３０側の内側下部にガイドローラ２３が配置されている。凝固槽２０の上方で洗浄槽３０側には凝固再生後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ２８が配置されている。マングルローラ２８の下流側で洗浄槽３０の上方にはガイドローラ３１が配置されている。洗浄槽３０には、成膜基材４３の搬送方向と同じ長手方向で上部に４本、下部に５本のガイドローラ３３が上下交互となるように配設されている。洗浄槽３０の上方でシリンダ乾燥機５０側には、洗浄後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ３８が配置されている。シリンダ乾燥機５０には、内部に熱源を有する４本のシリンダが上下４段に配設されている。シリンダ乾燥機５０の下流側には、乾燥後のポリウレタン樹脂を（成膜基材４３と共に）巻き取る巻取ローラ４２が配置されている。なお、マングルローラ２８、３８、シリンダ乾燥機５０及び巻取ローラ４２は、図示を省略した回転駆動モータに接続されており、これらの回転駆動力により成膜基材４３が基材供給ローラ４１から巻取ローラ４２まで搬送される。

図２に示すように、塗布工程では、準備工程で調製したポリウレタン樹脂溶液４５が常温下でナイフコータ４６により成膜基材４３に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータ４６と成膜基材４３の上面との間隙（クリアランス）を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液４５の塗布厚さ（塗布量）を調整する。

凝固再生工程では、ナイフコータ４６でポリウレタン樹脂溶液４５が塗布された成膜基材４３が、ガイドローラ２１からガイドローラ２３へ向けて凝固液２５中に導入される。凝固液２５中では、まず、塗布されたポリウレタン樹脂溶液４５の表面に厚さ数μｍにわたりスキン層を構成する微多孔が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液４５中のＤＭＦと凝固液２５との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材４３の片面に凝固再生する。この凝固再生は、ポリウレタン樹脂溶液４５が塗布された成膜基材４３が凝固液２５中に進入してからガイドローラ２３に到る間に完了する。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液４５から脱溶媒するときに、ポリウレタン樹脂中に発泡３が形成される。凝固再生したポリウレタン樹脂は、凝固液２５から引き上げられ、マングルローラ２８で余分な凝固液２５が絞り落とされた後、ガイドローラ３１を介して洗浄槽３０に搬送され洗浄液３５中に導入される。

ここで、発泡３の形成について説明すると、ポリウレタン樹脂溶液４５の凝固液２５との界面でポリウレタン樹脂が凝固再生するときに、ポリウレタン樹脂溶液４５に添加した親水性添加剤の作用で脱溶媒（凝固液２５の浸入）の生じるポイントが増加するため、微多孔の数が増加すると共に、樹脂溶液層への水の浸透性を向上させ、ＤＭＦの置換速度を増大させる。その後の脱溶媒がスキン層の微多孔を通じて生じるため、スキン層に形成された微多孔数が増加したことで脱溶媒が速やかに進行するので、発泡３の数が増加し孔径が小さくなると共に、細長い発泡が形成される。このため、発泡３は、スキン層からポリウレタンシート２の厚さの少なくとも１５％を超えるまで平均２５μｍ以下の孔径が維持される。また、ＰＥＴ製フィルムの成膜基材４３が水を浸透させないため、脱溶媒がスキン層側でのみ生じることから、発泡３は成膜基材４３側がスキン層側より大きく形成され、発泡３を連通する連通孔の孔径は微多孔の孔径より大きくなる。

洗浄・乾燥工程では、洗浄液３５中に導入されたポリウレタン樹脂をガイドローラ３３に上下交互に通過させることによりポリウレタン樹脂が洗浄される。洗浄後、ポリウレタン樹脂は洗浄液３５から引き上げられ、マングルローラ３８で余分な洗浄液３５が絞り落とされる。その後、シリンダ乾燥機５０の４本のシリンダ間を交互（図３の矢印方向）に、シリンダの周面に沿って通過させることでポリウレタン樹脂を乾燥させる。乾燥後のポリウレタン樹脂（ポリウレタンシート２）は、成膜基材４３と共に巻取ローラ４２に巻き取られる。

次に、ポリウレタンシート５の作製について説明するが、上述したポリウレタンシート２の作製と同じ工程、条件、成膜装置についてはその説明を省略し、異なる工程のみ説明する。

準備工程では、ポリウレタン樹脂、ＤＭＦ及び添加剤を配合する。すなわち、ポリウレタンシート２の作成で使用した親水性添加剤を添加しない。ポリウレタン樹脂、ＤＭＦ、添加剤を混合しポリウレタン樹脂を溶解させた後、得られた混合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エマルジョン４９を得る。

凝固再生工程では、樹脂エマルジョン４９が塗布された成膜基材４３が凝固液２５に導入され、ポリウレタン樹脂を凝固再生させる。凝固液２５中では、まず、樹脂エマルジョン４９の表面にスキン層５ａが形成され、スキン層５ａの内側には、ポリウレタンシート２に形成された発泡３より平均孔径が大きい気孔６が略均等に形成される。

ここで、ポリウレタンシート５の気孔６の形成について説明する。ポリウレタン樹脂の溶解に使用したＤＭＦは、ポリウレタン樹脂の溶解に一般に用いられる溶媒であり、水に対して任意の割合で混合することができる。このため、ポリウレタンシート５の作製では、凝固液２５に樹脂エマルジョン４９を浸漬すると、まず樹脂エマルジョン４９の表面でＤＭＦと凝固液２５との置換（ポリウレタン樹脂の凝固再生）が起こりスキン層５ａの微多孔が形成される。その後、凝固液２５がスキン層５ａの侵入しやすい部分から樹脂エマルジョン４９内部に侵入するため、ＤＭＦと凝固液２５との置換が急速に進行する部分と遅れる部分とが生じ、比較的大きな気孔６が形成される。成膜基材４３に凝固液を浸透させないＰＥＴ製フィルムを使用することから、樹脂エマルジョン４９の表面側（スキン層５ａ側）からのみＤＭＦが溶出するため、気孔６は成膜基材４３側が大きく丸みを帯びた三角錘状となる。また、気孔６は、ＤＭＦの脱溶媒に伴い形成されるため、気孔６の平均孔径より小さい連通孔で立体網目状に連通される。

接合工程では、乾燥後のポリウレタンシート２、５がそれぞれ成膜基材４３から剥離され、ポリウレタンシート２の研磨面の反対面側にポリウレタンシート５のスキン層５ａの反対面側が接合される。接合には、ＤＭＦに少量のポリウレタン樹脂を溶解させた接合溶液を使用する。このポリウレタン樹脂には、ポリウレタンシート２、５と同じポリウレタン樹脂が使用される。ポリウレタン樹脂の溶解量は、ポリウレタンシート２、５の接合が可能であればよく、例えば、１〜５％程度でよい。ポリウレタンシート２、５を接合溶液を介して接触させ、加圧しながら加熱する。ＤＭＦを揮発させることでポリウレタンシート２、５がポリウレタン樹脂を介して接合される。

バフ処理工程では、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側にバフ処理が施される。図４（Ａ）に示すように、巻取ローラ４２に巻き取られたポリウレタンシート２、５はそれぞれ成膜基材４３のＰＥＴ製フィルム上に形成されている。成膜時にはポリウレタンシート２、５の厚さにはいずれもバラツキが生じるため、略平坦な成膜基材４３上に形成されたポリウレタンシート２、５の表面（成膜基材４３と反対面側）には凹凸が形成されている。成膜基材４３を剥離したポリウレタンシート２、５を接合した後、図４（Ｂ）に示すように、ポリウレタンシート５のスキン層５ａ側に、平坦な表面を有する圧接ローラ６５の表面を圧接することで、スキン層５ａの表面が平坦となり、ポリウレタンシート２のポリウレタンシート５が接合された反対面Ｐ１側に凹凸が出現する。反対面Ｐ１側に出現した凹凸がバフ処理で除去される。本例では、連続的に製造されたポリウレタンシート２、５が帯状のため、スキン層５ａ側に圧接ローラ６５を圧接しながら、反対面Ｐ１側が連続的にバフ処理される。これにより、図４（Ｃ）に示すように、反対面Ｐ１側がバフ処理されることで、接合されたポリウレタンシート２、５の全体の厚さのバラツキが解消され平坦な研磨面Ｐが形成される。なお、図４（Ａ）では、ポリウレタンシート２、５にそれぞれ形成された発泡３、気孔６を捨象して示している。また、図４（Ｃ）では説明をわかりやすくするために研磨面Ｐ及びスキン層５ａの表面を平坦に示しているが、接合されたポリウレタンシート２、５では両面共にポリウレタンシート２、５の全体の厚さが一様となる凹凸を呈しており、基材１１を貼り合わせること又は研磨機に装着することで研磨面Ｐが略平坦となる。

図２に示すように、ラミネート加工工程では、ポリウレタンシート５のスキン層５ａ側に基材１１を貼り合わせる。基材１１のポリウレタンシート５と反対面側には、一面側に剥離紙１３が貼付された両面テープ１２の他面側を貼り合わせる。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ないことを確認する等の検査を行い研磨パッド１を完成させる。

得られた研磨パッド１で被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、両面研磨機の上定盤、下定盤にそれぞれ研磨パッド１が貼付される。両面研磨機では、被研磨物が上定盤及び下定盤にそれぞれ貼付された２枚の研磨パッド１間に挟まれて両面同時に研磨加工される。研磨パッド１を貼付する面、すなわち、上定盤の下面及び下定盤の上面は、いずれも平坦に形成されている。このため、上定盤、下定盤に貼付された研磨パッド１は、いずれも平坦な研磨面Ｐを形成する。

（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド１の作用等について説明する。

従来研磨パッドの製造に用いられる湿式成膜法では、粘性を有するポリウレタン樹脂溶液の成膜基材への塗布時に生じる塗布厚さのバラツキやポリウレタン樹脂の凝固再生時に生じる脱溶媒のバラツキにより得られるポリウレタンシートに厚さのバラツキが生じる。厚さのバラツキを減少させるため、研磨パッドの研磨面側にバフ処理が施される。このため、内部に形成された発泡が研磨面で開口するため、研磨加工時に研磨液が発泡内に貯留することで研磨液の被研磨物に対する供給が均等化され、被研磨物の平坦性を向上させることができる。ところが、ポリウレタンシートの発泡内に研磨液が浸入すると、ポリウレタンシートの弾力性が徐々に低下し、ポリウレタンシート自体が硬くなってしまう、という問題がある。ポリウレタンシートが硬くなると、被研磨物に対する追随性が低下して被研磨物を一様に押し付けることができなくなるため、被研磨物の平坦性を損なう結果となる。また、研磨パッド及び被研磨物間に研磨屑等が介在することで、被研磨物表面にスクラッチ（キズ）等を発生させることになる。ポリウレタンシートが硬くなる前に研磨パッドを交換することで、平坦性の確保が可能となるが研磨パッドの寿命を低下させることとなる。一方、湿式成膜法で作製されるポリウレタンシートの内部に形成される発泡は、研磨面から離れるに従い平均孔径が大きく増大している。研磨加工の進行に伴いポリウレタンシートが摩耗すると、発泡の開口径が大きく増大するため、表面状態が不均一となり被研磨物の平坦性を低下させる。このため、従来のポリウレタンシートでは、研磨加工に有効な平均２５μｍ以下の孔径の範囲が、ポリウレタンシートの厚さの１０％にも満たない範囲に過ぎない。被研磨物の平坦性を向上させるためには、孔径が大きくなる前に研磨布の交換が必要となることから、研磨布の寿命という点で劣っている。本実施形態は、これらの問題を解決することができる研磨パッドである。

本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐの反対面側にポリウレタンシート５が接合されている。ポリウレタンシート５に形成された気孔６の平均孔径がポリウレタンシート２に形成された発泡３より大きいことから、ポリウレタンシート５の弾力性がポリウレタンシート２より大きくなる。ポリウレタンシート２の発泡３、ポリウレタンシート５の気孔６は、それぞれポリウレタンシート２、５の内部で連通しているものの、発泡３、気孔６はポリウレタンシート２、５の接合部分で連通していない。このため、研磨加工時に供給される研磨液が発泡３内に浸入することでポリウレタンシート２が硬くなっても、研磨液がポリウレタンシート５に浸入することがないことから、ポリウレタンシート５の弾力性が維持される。これにより、ポリウレタンシート２が硬くなっても、ポリウレタンシート５がクッション機能を果たすことで研磨面Ｐが略均等な圧力で被研磨物に押し付けられるので、被研磨物に対する追随性を確保することができ、被研磨物の平坦性の低下を抑制することができる。また、被研磨物に対する追随性を確保することで、研磨加工を継続することができ、研磨パッド１の寿命低下を抑制することができる。

また、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２に形成された発泡３は、研磨面Ｐからポリウレタンシート２の内部方向に厚さの少なくとも１５％を超えるまで平均孔径が２５μｍ以下に維持されている。このため、発泡３がポリウレタンシート２の厚さ方向で細長い形状となり、厚さの少なくとも１５％を超える範囲が摩耗するまで研磨加工に使用することができる。従って、開口径が２５μｍ以下で表面状態がほぼ一様な研磨面Ｐで被研磨物が研磨加工されるため、長期間に亘り被研磨物を平坦に研磨加工することができ、研磨パッド１の寿命を向上させることができる。

更に、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２の製造時にポリウレタン樹脂溶液４５に親水性添加剤が添加される。このため、ポリウレタン樹脂の凝固再生時にＤＭＦの脱溶媒が生じるポイントが増加する。これにより、製造工程を複雑化することなくポリウレタンシート２に細長形状の発泡３を容易に形成することができる。

また更に、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２、５がいずれもポリウレタン樹脂で形成されている。これら２枚のポリウレタンシート２、５の接合時には、同じポリウレタン樹脂を溶解した接合溶液が使用される。ポリウレタンシート２、５が同じ材質のポリウレタン樹脂で接合されるため、接合面での親和性が異種材料の接合より優れるので、ポリウレタンシート２、５を容易かつ確実に接合することができる。

更にまた、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２、５の接合後にポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側がバフ処理される。このため、ポリウレタンシート２、５がそれぞれ厚さのバラツキを有していても、全体の厚さ精度を向上させて研磨面Ｐの平坦性を向上させることができる。

また、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート５のスキン層５ａ側にＰＥＴ製フィルムの基材１１が貼り合わされている。このため、ポリウレタンシート２、５が基材１１に支持されるので、研磨パッド１の搬送時や研磨機への装着時の取り扱いを容易にすることができる。

なお、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２、５を同じポリウレタン樹脂製とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリウレタンシート５に代えてポリエチレン等の樹脂内部に気孔が形成されたシートを使用してもよく、研磨加工時に弾力性を維持できればよい。また、例えば、ポリウレタンシート２に代えてポリエチレン樹脂等の内部に立体網目状の発泡が形成されたシートを使用してもよい。また、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２、５を湿式成膜法で作製する例を示したが、乾式法で作製するようにしてもよい。

また、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート５に形成された気孔６の平均孔径をポリウレタンシート２に形成された発泡３より大きくし、ポリウレタンシート５の弾力性をポリウレタンシート２より大きくする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、気孔６及び発泡３の平均孔径が同じでポリウレタンシート２、５の弾力性が同じとなるようにしてもよい。このようにしても、研磨加工時にポリウレタンシート２が硬くなってもポリウレタンシート５の弾力性が維持されるので、上述した効果を得ることができる。また、２枚の同じポリウレタンシート５を接合させてもよいことはもちろんである。更に、本実施形態では、発泡３及び気孔６の平均孔径の差異によりポリウレタンシート２、５の弾力性が異なる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、発泡３や気孔６の数を調整することで弾力性を異なるようにしてもよい。また、ポリウレタンシート２のポリウレタン樹脂より柔らかい（例えば、１００％モジュラスの小さい）ポリウレタン樹脂をポリウレタンシート５に使用することで、弾力性を異なるようにしてもよい。更に、弾力性を比較することに代えて、弾力性を評価するための指標となる、例えば、圧縮率で比較するようにしてもよい。

更に、本実施形態の研磨パッド１では、発泡３を細長形状とするために、ポリウレタンシート２の製造時に親水性添加剤としてアニオン界面活性剤を添加する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポリウレタン樹脂の溶解に使用する有機溶媒に可溶性で親水性のものであればよい。このような親水性添加剤としては、例えば、親水性のエステル系、エーテル系、エステル・エーテル系、アミド系等のノニオン界面活性剤等を挙げることができる。また、これらの親水性添加剤の２種以上を混合して使用してもよい。

また更に、ポリウレタン樹脂溶液４５に添加する親水性添加剤の添加量は、発泡３の研磨面Ｐ側での孔径、数に応じて設定すればよく、特に制限されるものではない。親水性添加剤の添加量を大きくすることでスキン層の微多孔の数を増加させることができる。微多孔の数が増加すると、脱溶媒の生じるポイントが増えるため、発泡３の孔径が小さくなり数が増加する。親水性添加剤の添加量は、添加剤の種類や樹脂の種類によって異なるが、例えば、樹脂溶液１００部に対して０．２〜５部の間で添加する。親水性添加剤の添加量が少なければ、発泡形状に変化がなく、多すぎれば、成膜性に支障をきたす。

更にまた、本実施形態では、ポリウレタンシート２、５の接合に、少量のポリウレタン樹脂をＤＭＦに溶解させた接合溶液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い。例えば、ＤＭＦのみを使用しても、ポリウレタンシート２、５の接合面のポリウレタンがＤＭＦにより軟化するため、加圧することで十分接合可能である。また、ポリウレタンシート２、５の接合面を加熱により軟化させ接合するようにしてもよい。もちろん、接着剤等を使用することも可能である。

また、本実施形態では、ポリウレタンシート５のスキン層５ａ側にＰＥＴ製フィルムの基材１１を貼り合わせる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、不織布や織布等を基材１１としてもよい。基材１１を貼り合わせずに直接両面テープ１２を貼り合わせてもよい。また、基材１１、両面テープ１２をいずれも貼り合わせることなく、接合したポリウレタンシート２、５を研磨加工に使用することもできる。この場合は、研磨機の定盤に研磨パッドを装着する際に接着剤や両面テープを使用すればよい。

更に、本実施形態では、ポリウレタン樹脂溶液４５、樹脂エマルジョン４９の塗布にナイフコータ４６を例示したが、例えば、リバースコータ、ロールコータ等を用いてもよく、成膜基材４３に略均一な厚さに塗布可能であれば特に制限されるものではない。また、本実施形態では、ポリウレタン樹脂の乾燥にシリンダ乾燥機５０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、熱風乾燥機等を用いてもよい。

また更に、本実施形態では、ポリウレタンシート５が接合されたポリウレタンシート２は、バフ機等で研磨面Ｐ側がバフ処理されるが、バフ処理量はポリウレタンシート２、５の全体の厚さの最大値と最小値との差以上とすることが望ましい。バフ処理ではサンドペーパーやダイヤモンドバフロール等の種々のものが使用されるが、均一な処理（研削除去）ができるものであればいずれも使用できる。このとき、バフ番手（砥粒の粗さを示す番号）を高くする程、細かな砥粒で研削でき均一なバフ処理ができる。更に、バフ処理を、１回目で低いバフ番手（粗い砥粒）で研削をし、２回目で１回目より高いバフ番手のもので研削量を小さくしてバフ仕上げ処理することで、厚み精度を更に上げることもできる。

以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド１の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の研磨パッドについても併記する。

（実施例１）
実施例１では、ポリウレタンシート２、５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。ポリウレタンシート２の作製では、３０％ポリウレタン樹脂溶液１００部に対して、親水性添加剤のラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）を１部添加し、更に、粘度調整用のＤＭＦの４５部、顔料のカーボンブラックを３０％含むＤＭＦ分散液の４０部、成膜安定剤の疎水性活性剤２部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液４５を調製した。一方、ポリウレタンシート５の作製では、親水性添加剤を添加しない以外はポリウレタン樹脂溶液４５の調製と同様にして樹脂エマルジョン４９を調製した。また、洗浄工程での洗浄効果を高めるために凝固再生後の洗浄を温水で行った。ポリウレタンシート２の研磨面Ｐの反対面側にポリウレタンシート５のスキン層５ａの反対面側を接合した。ポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側をバフ処理量０．０５ｍｍとしバフ番手♯１８０のサンドペーパーを使用してバフ処理し、実施例１の研磨パッド１を製造した。

（比較例１）
比較例１では、実施例１で作製したポリウレタンシート２のみを使用し、研磨面Ｐ側をバフ処理量０．０５ｍｍでバフ処理し、研磨面Ｐの反対面側に基材１１、両面テープ１２を貼り合わせて比較例１の研磨パッドを製造した。

（物性評価）
次に、各実施例及び比較例で作製したポリウレタンシート２、ポリウレタンシート５及びポリウレタンシート２にポリウレタンシート５を接合し基材１１を貼り合わせたもの（以下、プレシートという。）について、厚さ、かさ密度、圧縮率、圧縮弾性率及びＡ硬度の各物性値を測定した。厚さの測定は、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１mm）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ^２をかけて測定した。縦１ｍ×横１ｍの各シートを縦横１０ｃｍピッチで最小目盛りの１０分の１（０．００１mm）まで読み取り、厚さの平均値、標準偏差σを求めた。かさ密度は、単位面積あたりの重量を測定し、厚さの測定結果を用いて算出した。圧縮率及び圧縮弾性率は、日本工業規格（ＪＩＳ L １０２１）に従い、ショッパー型厚さ測定器（加圧面：直径１ｃｍの円形）を使用して求めた。具体的には、初荷重で３０秒間加圧した後の厚さｔ_０を測定し、次に最終圧力のもとで５分間放置後の厚さｔ_１を測定した。全ての荷重を除き、５分間放置後、再び初荷重で３０秒間加圧した後の厚さｔ_０’を測定した。圧縮率は、圧縮率（％）＝（ｔ_０−ｔ_１）／ｔ_０×１００で算出し、圧縮弾性率は、圧縮弾性率（％）＝（ｔ_０’−ｔ_１）／（ｔ_０−ｔ_１）×１００で算出した。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ^２、最終圧力は１１２０ｇ／ｃｍ^２であった。Ａ硬度は、日本工業規格（ＪＩＳＫ６２５３）に従い、バネを介して試験片表面へ押し付けられた押針の押し込み深さから求めた。厚さ、かさ密度、圧縮率、圧縮弾性率及びＡ硬度の測定結果を下表１に示す。なお、表１には、基材１１に使用したＰＥＴフィルムの測定値も併記している。

表１に示すように、厚さの標準偏差σは、ポリウレタンシート２及びポリウレタンシート５ではそれぞれ０．００６ｍｍ、０．００８ｍｍを示した。これは、樹脂溶液の塗布バラツキや再生凝固時のバラツキのため、標準偏差σが大きくなったと考えられる。かさ密度は、発泡３の形成されたポリウレタンシート２では０．２０ｇ／ｃｍ^３を示し、気孔６の形成されたポリウレタンシート５では０．２２ｇ／ｃｍ^３を示している。このことから、ポリウレタンシート２に占める発泡３の空間体積よりポリウレタンシート５に占める気孔６の空間体積が小さいことが判る。ところが、圧縮率は、ポリウレタンシート２では５．２％を示し、ポリウレタンシート５では８．４％を示している。このことから、ポリウレタンシート５の方がポリウレタンシート２より弾力性が大きいことが判る。圧縮弾性率についても、ポリウレタンシート２よりポリウレタンシート５の弾力性が大きい結果を示している。従って、ポリウレタンシート５の気孔６は、ポリウレタンシート２の発泡３より数が少ないものの平均孔径が大きいことが考えられる。

これに対して、ポリウレタンシート２、５を接合したプレシートでは、バフ処理しているため、厚さの標準偏差σは０．００５ｍｍを示しており、それぞれのシートより小さくなっている。さらに、このプレシートでは、ポリウレタンシート２、５を５％ポリウレタン樹脂のＤＭＦ溶液で接着させたため、それぞれのシートより圧縮率が大きくなっている。また、圧縮弾性率が、９０．０％を示していることから、ポリウレタンシート２にポリウレタンシート５を接合しても弾力性を残していることが判る。この実施例１の研磨パッド１で研磨加工を行うことで、被研磨物の表面を高精度に平坦化することが期待できる。

（孔径評価）
ポリウレタンシート２、ポリウレタンシート５について、発泡３、気孔６の平均孔径を以下のようにして測定した。また、プレシートについて、研磨面での開口径及び開口率を測定した。成膜したポリウレタンシート２、５の断面写真（走査型電子顕微鏡）から、スキン層側から各シートの厚さの５％、１０％、１５％、２０％、３０％の位置に形成された発泡３又は気孔６の平均孔径を測定した。プレシートについては、研磨面の写真から開口径を測定し、単位面積あたりの開口面積の割合を算出した。平均孔径の測定結果を下表２に示した。

表２に示すように、親水性添加剤を添加せずに作製したポリウレタンシート５では、厚さの１０％の位置で平均孔径が２５．５μｍを示し、厚さの割合が大きくなるほど平均孔径が大きくなることを示している。このため、ポリウレタンシート５を研磨パッドに用いても、研磨加工時のポリウレタンシートの摩耗に伴い気孔６の孔径が増大する。従って、ポリウレタンシート５の厚さの１０％にも達しないうちに研磨パッドが寿命となり、このまま研磨加工を継続すると被研磨物の平坦性の低下を招くこととなる。これに対して、親水性添加剤を添加して作製したポリウレタンシート２では、厚さの２０％を超えるまで、平均孔径２５μｍ以下を示し、ポリウレタンシート２の発泡３は、ポリウレタンシート５の気孔６より細長く形成されている。従って、ポリウレタンシート２にポリウレタンシート５を接合した実施例１の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２の厚さの２０％を超えるまで研磨加工に使用できる。また、プレシートの開口径は１２．６μｍ、開口率は１２％であったことから、研磨加工時に研磨液を発泡３内に貯留しつつ被研磨物に略均等に供給可能と考えられる。

（研磨性能評価）
次に、各実施例及び比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でアルミニウム基板の研磨加工を１０回繰り返して行い、１１回目の研磨加工での研磨量、研磨レート、うねりにより研磨性能を評価した。研磨量は、研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少を測定して求めた。研磨レートは、１分間当たりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨量の測定値、アルミニウム基板の研磨面積及び比重から算出した。うねり（waviness）は、表面精度（平坦性）を評価するための測定項目の一つであり、光学式非接触表面粗さ計で観察した単位面積当たりの表面像のうねり量（Ｗａ）を、オングストローム（Å）単位で表したものである。うねりの測定には、表面粗さ測定機（Ｚｙｇｏ社製、型番ＮｅｗＶｉｅｗ５０２２）を使用した。研磨量、研磨レート、うねりの測定結果を下表３に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、９Ｂ−５Ｐポリッシングマシン
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
加工圧力：１００ｇ／ｃｍ^２
研磨時間：３３０秒
スラリー：アルミナスラリー
スラリー供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：ハードディスク用アルミニウム基板
（外径９５ｍｍφ、内径２５ｍｍ、厚さ１．２７ｍｍ）

表３に示すように、ポリウレタンシート２のみを使用した比較例１の研磨パッドでは、研磨レートが０．２３３μｍ／分を示し、うねりが８．５Åであった。これに対して、ポリウレタンシート２、５を接合して使用した実施例１の研磨パッド１では、研磨レートが０．２５８μｍ／分となり比較例１より大きい数値を示した。また、うねりが７．０Åを示しており、優れた平坦性を確保できることが判った。このことから、ポリウレタンシート２にポリウレタンシート５を接合することで、ポリウレタンシート５の弾力性により、研磨パッド１の被研磨物への接触圧が均一となり、アルミニウム基板に対する追随性がよくなるため、アルミニウム基板の平坦性を向上させることができることが明らかとなった。また、研磨パッド１では、研磨面Ｐを有するポリウレタンシート２の他に、摩耗や劣化を引き起こす環境にさらされにくく弾力性を維持することができるポリウレタンシート５を有することから、研磨パッド１の弾力性が長く維持されるため、研磨パッド１の摩耗が減少しライフの延長（寿命の向上）が期待できる。

本発明は被研磨物に対する追随性を確保し平坦性を向上させることができる研磨布を提供するため、研磨布の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

本発明に係る研磨パッドを示す断面図である。実施形態の研磨パッドの製造工程を示す工程図である。研磨パッドのポリウレタンシートの製造に用いる成膜装置の概略構成を示す正面図である。バフ処理工程でのポリウレタンシートの状態変化を示す断面図であり、（Ａ）は成膜基材に形成されたときの状態、（Ｂ）は２枚のポリウレタンシートを接合した後、研磨面を圧接ローラに圧接したときの状態、（Ｃ）はバフ処理後に圧接ローラを取り外したときの状態をそれぞれ示す。

符号の説明

Ｐ研磨面
１研磨パッド（研磨布）
２ポリウレタンシート（第１の軟質プラスチックシート）
３発泡
４開口
５ポリウレタンシート（第２の軟質プラスチックシート）
６気孔

Claims

被研磨物を研磨加工するための研磨面が形成され内部に立体網目状に連通した発泡が形成された第１の軟質プラスチックシートと、内部に気孔が略均等に形成された第２の軟質プラスチックシートとを備え、前記第１の軟質プラスチックシートは、前記研磨面の反対面側に前記第２の軟質プラスチックシートが接合されており、前記研磨面側が前記第１及び第２の軟質プラスチックシートの全体の厚さが一様となるようにバフ処理され前記発泡が開口しているとともに、該第１の軟質プラスチックシートの内部に形成された前記発泡は、前記第１の軟質プラスチックシートの厚さ方向に長さを有し前記研磨面側で縮径されており、かつ、前記研磨面から内部の方向に前記第１の軟質プラスチックシートの厚さの少なくとも１５％を超えるまで平均孔径が２５μｍ以下であることを特徴とする研磨布。
前記第２の軟質プラスチックシートは、前記第１の軟質プラスチックシートより大きい弾力性を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
前記第２の軟質プラスチックシートは、該第２の軟質プラスチックシートの内部に形成された前記気孔が前記第１の軟質プラスチックシートの内部に形成された前記発泡より平均孔径が大きいことを特徴とする請求項２に記載の研磨布。
前記第２の軟質プラスチックシートは、前記第１の軟質プラスチックシートに接合された反対面側に前記第１の軟質プラスチックシートの発泡より平均孔径の小さい微多孔が形成された表面層を有していることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
前記第１及び第２の軟質プラスチックシートは、いずれもポリウレタン樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
前記第１及び第２の軟質プラスチックシートは、ポリウレタン樹脂で接合されていることを特徴とする請求項５に記載の研磨布。
前記第２の軟質プラスチックシートの前記第１の軟質プラスチックシートが接合された反対面側に、定盤に装着するための両面テープの片面が更に貼り合わされていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の研磨布。
前記第２の軟質プラスチックシートと前記両面テープとの間に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種の基材が更に貼り合わされていることを特徴とする請求項７に記載の研磨布。