JP2005153053A - 研磨布及び研磨布の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨パッド1は、ポリウレタン樹脂で形成されたポリウレタンシート2を有している。ポリウレタンシート2はスキン層9の内側にスキン層9より厚さが大きく研磨による摩耗を許容する表層部を有しており、該表層部はスキン層9に形成された発泡の空間体積より大きな発泡3が形成されており、表層部に形成された発泡3は該発泡3の空間体積の平均直径より小さい連通孔で立体網目状に連通されている。表層部はポリウレタンシート2の厚さ方向にほぼ一様な発泡構造である。研磨パッド1は、スキン層9が除去されている。研磨時に供給される研磨液が発泡3に貯留され、連通孔を通じて被研磨物表面に供給される。研磨時に表層部が摩耗しても表層部の厚さの範囲で表面の構造が保持される。
【選択図】図1
Description
(研磨パッド)
図1に示すように、研磨パッド1は、ポリウレタン樹脂で形成された軟質プラスチックフォームシートとしてのポリウレタンシート2を有している。研磨パッド1は、発泡が形成された発泡表面層(スキン層、図6の符号9参照)が除去されており、ポリウレタンシート2は、スキン層の内側に形成された表層部とされている。ポリウレタンシート2には、ポリウレタン樹脂中に概ね均等に分散した発泡(フォーム)3が形成されている。発泡3は、スキン層に形成された発泡より大きな空間体積とされている。これらの発泡3は、発泡3の空間体積の直径より小さく図示を省略した連通孔で立体網目状につながっている。従って、ポリウレタンシート2は、厚さ方向にほぼ一様に形成された発泡構造を有している。なお、研磨面Pの近傍に位置する発泡3は、研磨面Pで開口し開口部4を形成している。
図2に示すように、まず、配合工程では、ポリウレタン樹脂、第1の有機溶媒としてのN,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する。)、第2の有機溶媒としての調整有機溶媒及び添加剤を配合する。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、ポリウレタン樹脂が30%となるようにDMFに溶解させてポリウレタン樹脂溶液を得る。得られたポリウレタン樹脂溶液の粘度調整及び成膜時のDMFと水との置換を遅らせるため、調整有機溶媒を所定量添加する。調整有機溶媒には、水に対する溶解度がDMFより小さく、DMFに溶解させたポリウレタン樹脂を再生凝固(ゲル化)させることなく、ポリウレタン樹脂溶液に均一に混合又は分散できるものを用いる。具体例としては、酢酸エチル、イソプロピルアルコール等を挙げることができる。調整有機溶媒の添加量は、ポリウレタン樹脂溶液100部に対して20〜45部の範囲とすることが好ましい。更に、ポリウレタン樹脂溶液に顔料等の添加剤を添加し十分に攪拌して混合する。添加剤としては、発泡3の大きさや量(個数)を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡を促進させる親水性活性剤及び成膜安定剤の疎水性活性剤等を用いることができる。濾過により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を得る。
次に、本発明に係る研磨布をハードディスクに使用されるアルミニウム基板研磨用の研磨パッドに適用した第2の実施の形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態のポリウレタン樹脂溶液に調整有機溶媒を添加することに代えて、凝固液のDMF濃度を高くしてポリウレタン樹脂を再生凝固させるものである。なお、本実施形態において、第1実施形態と同一の装置及び部材には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。また、本実施形態では、説明を簡単にするために凝固液のDMF濃度が20重量%、40重量%の例を示すが、後述するようにDMF濃度を20〜50重量%の範囲で用いることができる。
下表1に示すように、実施例1では、第1実施形態に従い、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。30%ポリウレタン樹脂溶液100部に対して、調整有機溶媒の酢酸エチル45部、顔料としてカーボンブラック30%を含むDMF分散液40部、成膜安定剤の疎水性活性剤2部を添加した。また、凝固液25は、40°Cに加温した。フィルム上に塗布・成膜した後剥離して得られたポリウレタンシート2に支持部材7としてPET製フィルムを貼り合わせ研磨パッド1とした。なお、表1において、Xは、ポリウレタン樹脂溶液100部に対する酢酸エチルの添加部数を示す。Xが45に満たないときは(45−X)部のDMFを添加した。
表1に示すように、実施例2〜実施例5では、酢酸エチルの添加部数を変える以外は実施例1と同様にした。実施例2では酢酸エチル10部、実施例3では酢酸エチル20部、実施例4では酢酸エチル30部、実施例5では酢酸エチル40部とした。
表1に示すように、比較例1では、酢酸エチルを添加する代わりにDMF45部を添加する以外は実施例1と同様にした。従って、比較例1のポリウレタンシートは、調整有機溶媒を添加しない従来の製造方法によるものである。
下表2に示すように、実施例6では、第2実施形態に従い、凝固液25としてDMF濃度が40wt%となるように水とDMFとを混合して用い、凝固液25の温度を20°Cとした。なお、表2において、一浴は凝固液25を示す。
表2に示すように、実施例7〜実施例8では、一浴のDMF濃度と温度とを変える以外は実施例6と同様にした。実施例7ではDMF濃度20wt%、温度50°Cとし、実施例8ではDMF濃度1wt%、温度70°Cとした。
製造した実施例及び比較例の研磨パッド1の発泡構造について、ポリウレタンシート2の断面を電子顕微鏡にて観察することにより評価した。実施例1〜実施例5及び比較例1について大きなセルの有無及び成膜性の評価結果を下表3に、実施例6〜実施例8について大きなセルの有無の結果を下表4にそれぞれ示す。
次に、実施例1及び比較例1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行い、研磨レート及びうねりにより研磨性能を評価した。また、研磨後のアルミニウム基板について、目視でアルミニウム基板の表面に対するキズ発生の有無を外観評価した。
(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:90g/cm2
スラリ:アルミナスラリ(平均粒子径:0.8μm)
スラリ供給量:100cc/min
被研磨物:95mmφハードディスク用アルミニウム基板
研磨時間:200、240、300秒
研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間当たりの研磨量を厚さで表したものである。研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少を測定し、アルミニウム基板の研磨面積及び比重から計算により算出した。
うねり(waviness)は、ディスク基板、シリコンウエハなどに対する表面精度(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。試験評価機として、オプチフラットを用いて評価した。特に浮動式磁気ヘッドと組み合わせて使用する固定磁気ディスク(ハードディスク)装置に使用するディスク基板では、このうねりが大きくなると磁気ヘッドの浮上性が悪化することから、研磨加工の際にこのうねりをできるだけ小さく抑えることが重要である。測定結果の数値が低いとうねりが少なく、より平坦な研磨面であることとなる。
2 ポリウレタンシート(軟質プラスチックフォームシート)
3 発泡
9 スキン層(発泡表面層)
25 凝固液
Claims (14)
- 発泡表面層が除去された軟質プラスチックフォームシートを備えた研磨布において、前記シートは前記発泡表面層の内側に前記発泡表面層より厚さが大きく研磨による摩耗を許容する表層部を有しており、該表層部は前記発泡表面層に形成された発泡の空間体積より大きな発泡が形成されており、前記表層部に形成された発泡は該発泡の空間体積の平均直径より小さい連通孔で立体網目状に連通されており、前記表層部は前記シートの厚さ方向にほぼ一様な発泡構造であることを特徴とする研磨布。
- 発泡表面層が形成された軟質プラスチックフォームシートを備えた研磨布において、前記シートは前記発泡表面層の内側に前記発泡表面層より厚さが大きく研磨による摩耗を許容する表層部を有しており、該表層部は前記発泡表面層に形成された発泡の空間体積より大きな発泡が形成されており、前記表層部に形成された発泡は該発泡の空間体積の平均直径より小さい連通孔で立体網目状に連通されており、前記表層部は前記シートの厚さ方向にほぼ一様な発泡構造であることを特徴とする研磨布。
- 前記発泡表面層の表面がバフ処理されたものであることを特徴とする請求項2に記載の研磨布。
- 前記表層部は、厚さが50μm以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の研磨布。
- 前記シートは、材質がポリウレタンであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の研磨布。
- 前記研磨布は、前記シートの一側に、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種であり、前記シートを支持する支持層を更に有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の研磨布。
- 前記研磨布は、前記シートと前記支持層との間に、前記研磨布に弾性を付与する弾性層を更に有することを特徴とする請求項6に記載の研磨布。
- 前記研磨布は、前記シートと前記弾性層との間に、可撓性フィルムの層を更に有することを特徴とする請求項7に記載の研磨布。
- 前記研磨布は、被研磨物を研磨するための表面に、前記研磨により生じる研磨屑を前記表面から除去するための溝が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の研磨布。
- 発泡表面層が形成された軟質プラスチックフォームシートを備えた研磨布の製造方法であって、ポリウレタン樹脂と、前記ポリウレタン樹脂を溶解可能な第1の有機溶媒と、前記第1の有機溶媒より水に対する溶解度が小さく前記ポリウレタン樹脂の凝固を抑制する第2の有機溶媒とを含むポリウレタン樹脂エマルジョンを基材に略均一に塗布し、水を主成分とする凝固液に浸漬することにより前記発泡表面層の内側に前記発泡表面層より厚さが大きく研磨による摩耗を許容する表層部を有しており、該表層部は前記発泡表面層に形成された発泡の空間体積より大きな発泡が形成されており、前記表層部に形成された発泡は該発泡の空間体積の平均直径より小さい連通孔で立体網目状に連通されており、前記表層部が前記シートの厚さ方向にほぼ一様な発泡構造であることを特徴とする研磨布の製造方法。
- 発泡表面層が形成された軟質プラスチックフォームシートを備えた研磨布の製造方法であって、ポリウレタン樹脂と前記ポリウレタン樹脂を溶解可能な有機溶媒とを含むポリウレタン樹脂エマルジョンを基材に略均一に塗布し、前記有機溶媒と水とを含有する凝固液に浸漬することにより前記発泡表面層の内側に前記発泡表面層より厚さが大きく研磨による摩耗を許容する表層部を有しており、該表層部は前記発泡表面層に形成された発泡の空間体積より大きな発泡が形成されており、前記表層部に形成された発泡は該発泡の空間体積の平均直径より小さい連通孔で立体網目状に連通されており、前記表層部が前記シートの厚さ方向にほぼ一様な発泡構造であることを特徴とする研磨布の製造方法。
- 前記凝固液中の有機溶媒は、濃度が20重量%〜50重量%であることを特徴とする請求項11に記載の研磨布の製造方法。
- 前記発泡表面層の表面を更にバフ処理することを特徴とする請求項10乃至請求項12のいずれか1項に記載の研磨布の製造方法。
- 前記発泡表面層を更に除去することを特徴とする請求項10乃至請求項12のいずれか1項に記載の研磨布の製造方法。
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