JP2011025373A

JP2011025373A - 研磨パッド

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Publication number: JP2011025373A
Application number: JP2009174632A
Authority: JP
Inventors: Masataka Takagi; 正孝高木
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: JP5632144B2

Abstract

【課題】発泡形状を安定化させ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１０は、ウレタン樹脂で形成された発泡シート２を有している。発泡シート２は、湿式成膜法により形成された連続状の発泡構造を有している。発泡シート２には、カーボンブラックのストラクチャー９が凝集した凝集体５が含有されている。凝集体５は、分散剤のＡＢＳ樹脂で被覆されている。凝集体５は、グラインドゲージ分布図法で測定した分散状態が３．０μｍ以下に制限されている。凝集体５は、発泡シート２に２重量％〜１０重量％の範囲の割合で含有されており、発泡シート２内で、略均一に含有されている。凝集体５が湿式成膜時にさらに凝集した大きな凝集体を形成することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は研磨パッドに係り、特に、湿式成膜法により形成されたウレタン樹脂製の発泡シートを備えた研磨パッドに関する。

従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用アルミニウム基板、半導体デバイス用シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等、高精度に平坦性が要求される材料（被研磨物）では、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。半導体デバイスでは、半導体回路の高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進み、シリコンウエハを一層高度に平坦化する技術が重要となっている。液晶ディスプレイでも、大型化に伴い、ガラス基板のより高度な平坦性が求められている。

一般に、仕上げ用研磨パッドには、湿式成膜法で形成されたウレタン樹脂製の発泡シートが使用されている。湿式成膜法では、ウレタン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、水系凝固液中に浸漬することで樹脂がシート状に凝固再生される。得られた発泡シートでは、内部にウレタン樹脂の凝固再生に伴う多数の発泡が形成されている。すなわち、被研磨物を研磨加工するための研磨面側に微多孔が形成された表面層（スキン層）を有し、表面層より内側に発泡が連続状に形成されている。このような発泡シートでは、内部に形成される発泡の大きさのバラツキや発泡形成の偏りが生じると、発泡シートの弾性等の物性が安定せず被研磨物の高度な平坦性を得ることが難しくなる。発泡形成を安定化させるために、骨材として作用するカーボンブラック等の添加剤が樹脂溶液に配合されることがある。

一方、湿式成膜法で形成された発泡シートを用いた研磨パッドでは、その物理的強度を補強し、取り扱いを容易にするため、成膜基材に代えて剛性支持体上に直接発泡シートを形成することがある。ところが、発泡シートは、剛性支持体との結合力が弱く、剥離してしまう。これは、本来粘着性を有するウレタン樹脂に、発泡形状を安定化させるためにカーボンブラック等が配合されていることが原因と考えられている。すなわち、カーボンブラックでは、表面にカルボキシル基、フェノール基、カルボニル基、キノン基などの活性な酸素含有基が存在することが知られており、この活性な酸素含有基がウレタン樹脂と相互作用し、またウレタン樹脂のウレタン基同士の凝集力が強くなるため、ウレタン樹脂の剛性支持体に対する結合力を低下させることとなる。

発泡シートが剛性支持体から剥離することを抑制するため、成膜基材上で作製した発泡シートを強制的に成膜基材から剥がして、剛性支持体に接着剤で貼り付け直していた。この場合、発泡シートは接着剤を介して剛性支持体に積層されているので、その用いた接着剤の塗布厚みのバラツキや、平坦性の欠如によってウエハの研磨精度を向上させることが難しい、という欠点が生じる。これに対して、ウレタン樹脂溶液中にカーボンブラックと共に、ビニル重合体を配合することで、厚み精度の優れた剛性支持体（例としてポリエチレンテレフタレートがある。）に直接結合させた発泡シートを作製する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術では、発泡シートを成膜基材から剥離して別の剛性支持体に接着し直す必要がなく、またカーボンブラックとビニル重合体とが相互作用することでカーボンブラック表面の活性基が消費され、ウレタン基がカーボンブラック表面の活性基と相互作用せず、またビニル基によりウレタン基の凝集力が弱められる。このため、剛性支持体のポリエチレンテレフタレート表面のエステル基とファンデルワールス力が水素結合によって結合するウレタン基の数が増大し、発泡シートと剛性支持体との間に強固な結合力が得られる。また、ウレタン樹脂にカーボンブラックを配合することに加えて、ビニル重合体を配合することで、シリコンウエハの表面親水化（濡れ性）を図る技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特公平５−２０２６８号公報特開２００４−３３５７１３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、発泡シートと剛性支持体との剥離を抑制することができるものの、ウレタン樹脂に配合するカーボンブラックの分散状態や含有量については制限されていない。このため、湿式成膜時の樹脂溶液中で、カーボンブラックの大きな凝集体が多量に形成され、発泡シート内に偏在するため、研磨性能に影響を及ぼす。すなわち、カーボンブラックでは、上述したように表面に活性基を有することで粒子の凝集体を形成しやすいため、カーボンブラック粒子が数個から数十個融着した一次凝集体（アグリゲート）を形成しているばかりでなく、一次凝集体がさらに凝集した二次凝集体（アグロメレート）を形成することがある。これらの凝集体は、樹脂溶液中で分散不良を起こすと数十μｍ以上の大きさとなる。二次凝集体は通常、数十〜数百μｍの大きさであり、このような二次凝集体が発泡シートに多量に含有された状態では、発泡の大きさのバラツキや発泡形成の偏りが生じるおそれがあり、安定した研磨加工を行うことが難しく研磨効率を低下させる。また、研磨加工時に発泡シートの摩耗に伴い研磨面にカーボンブラックの二次凝集体が露出することとなる。このため、被研磨物の表面にスクラッチ等の欠点を生じさせることとなり、高精度な平坦化が難しくなる。また、特許文献２の技術では、被研磨物の表面親水化を図ることができるものの、カーボンブラックを配合することで特許文献１と同様に、被研磨物の平坦性向上が難しくなる。

本発明は上記事案に鑑み、発泡形状を安定化させ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。

上記課題を解決するために、本発明は、湿式成膜法により形成されたウレタン樹脂製の発泡シートを備えた研磨パッドにおいて、前記発泡シートには、非晶質炭素の粒子で形成され大きさが３．０μｍ以下の凝集体が２重量％〜１０重量％の範囲の割合で含有されており、前記凝集体は、前記発泡シート内で略均一に分散されていることを特徴とする。

本発明では、ウレタン樹脂製の発泡シートに、非晶質炭素の粒子で形成され、大きさが３．０μｍ以下の凝集体が発泡シート内で、略均一に分散された状態で含有されているので、凝集体の含有量を２重量％〜１０重量％の範囲に制限しても、凝集体が発泡構造を強化させる骨材として作用することで、発泡形状を安定化させることができると共に、凝集体の含有量を２重量％〜１０重量％の範囲に制限することで、研磨加工時のスクラッチの抑制効果を高め、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、非晶質炭素をカーボンブラックとしてもよい。また、カーボンブラックを少なくともチャネルブラック、ファーネスブラック及びアセチレンブラックから選択される１種としてもよい。また、凝集体が、カーボンブラックの粒子が融着して形成された一次凝集体が凝集して形成されていてもよい。更に、一次凝集体は、粒子間の空隙に吸収されるオイル吸収量が１５０ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましい。また更に、凝集体の含有量を２〜５重量％の範囲としてもよい。更にまた、凝集体５の大きさは１．５μｍ以下であることが好適である。

本発明によれば、ウレタン樹脂製の発泡シートに、非晶質炭素の粒子で形成され、大きさが３．０μｍ以下の凝集体が発泡シート内で、略均一に分散された状態で含有されているので、凝集体の含有量を２重量％〜１０重量％の範囲に制限しても、凝集体が発泡構造を強化させる骨材として作用することで、発泡形状を安定化させることができると共に、凝集体の含有量を２重量％〜１０重量％の範囲に制限することで、研磨加工時のスクラッチの抑制効果を高め、被研磨物の平坦性を向上させることができる。

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。実施形態の研磨パッドに含有されたカーボンブラック粒子のストラクチャーを模式的に示す説明図である。実施形態の研磨パッドの製造工程の概略を示す工程図である。

以下、図面を参照にして、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。

（研磨パッド）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１０は、ウレタン樹脂で形成された発泡シート２を備えている。発泡シート２は、略平坦な研磨面Ｐを有している。

発泡シート２には、研磨面Ｐ側に、図示しない緻密な微多孔が形成されておりミクロな平坦性を有するスキン層４が形成されている。スキン層４より内側（ウレタン樹脂内）には、発泡シート２の厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面三角状の発泡３が形成されている。発泡３は、研磨面Ｐ側の大きさが、研磨面Ｐと反対の面側より小さく形成されている。発泡３の間のウレタン樹脂中には、スキン層４に形成された微多孔より大きく発泡３より小さい図示を省略した発泡が形成されている。発泡３および図示を省略した発泡は、スキン層４に形成された微多孔の直径より大きい不図示の連通孔で網目状につながっている。すなわち、発泡シート２は、湿式成膜法により形成された連続状の発泡構造を有している。また、発泡シート２には非晶質炭素のカーボンブラック粒子で形成された凝集体５が含有されている。凝集体５は、発泡シート２に２重量％〜１０重量％の範囲の割合で含有されており、発泡シート２内で略均一に分散されている。

ここでカーボンブラックの凝集体５について説明する。図２に示すように、カーボンブラックでは球状のカーボンブラック粒子が複数融着した複雑な構造を有しており、本例では、この粒子が融着してつながったもの（一次凝集体）をストラクチャー９と呼称する。これは、カーボンブラック粒子の表面に水酸基やカルボキシル基等の活性な官能基が存在しており、これらの官能基同士の相互作用が働くためである。ストラクチャー９は、通常、カーボンブラック粒子の数個から数十個が融着しており、数十〜数百ｎｍの大きさである。ストラクチャー９が凝集して凝集体５（二次凝集体）が形成されている。

ストラクチャー９の大きさは日本工業規格（ＪＩＳＫ６２１７−４、ゴム用カーボンブラック−基本特性−第４章：オイル吸収量の求め方（圧縮試料を含む））のオイル吸収量で間接的に表される。ストラクチャー９では、空隙率と大きさとが正の相関を示す。すなわち、ストラクチャー９を構成するカーボンブラック粒子の数が多くなるほど粒子間の空隙が増大するため、ストラクチャー９の空隙に吸収されるオイルの量（オイル吸収量）も増加する。オイル吸収量の測定にはアブソープトメータが用いられ、オイルにはフタル酸ジブチル（以下、ＤＢＰと略記する。）やパラフィンオイルが使用される。本例では、ＤＢＰを用いて測定したＤＢＰ吸収量でストラクチャー９の大きさが表されている。

ストラクチャー９が凝集した凝集体５は発泡シート２内で略均一に分散されているが、これは準備工程（詳細後述）で準備する凝集体分散液とウレタン樹脂溶液との混合液における凝集体５の分散状態で定められる。換言すれば、ストラクチャー９の凝集を抑制することで凝集体５の分散状態を良化することができる。この分散状態は、日本工業規格（ＪＩＳＫ５６００−２−５、塗料一般試験方法−第２部：塗料の性状・安定性−第５節：分散度）のグラインドゲージ分布図法により長さの単位（例えば、μｍ）で表すことができる。グラインドゲージ分布図法では、長手方向に一端から深さゼロの他端まで均一な深さ勾配を有する溝（例えば、１５、２５、５０、又は１００μｍ）が形成されたゲージを用いて測定する。

分散状態の測定では、スクレーパーを用いてゲージの溝にウレタン樹脂溶液を満たし、液面に粒が観察された位置での溝の深さを示す目盛りを読み取る。この結果、ウレタン樹脂溶液中に存在する凝集体５の分散状態が測定される。本例では、凝集体５の分散状態がグラインドゲージ分布図法で３．０μｍ以下に調整されている。凝集体５がストラクチャー９の凝集により形成されることから、ストラクチャー９の大きさ、すなわちＤＢＰ吸収量が大きくなると凝集体５の分散状態が３．０μｍを超える可能性がある。このため、ストラクチャー９では、ＤＢＰ吸収量が１５０ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましい。

ストラクチャー９の大きさ（ＤＢＰ吸収量）が小さくなるほど凝集力が強くなり凝集体５の分散状態が大きくなる。このため、凝集体５は、凝集体同士を分散させる分散剤で被覆されている。分散剤で被覆された凝集体５では、表面の活性基が分散剤により消費されるため、それ以上凝集することがなく、略均一に分散される。すなわち、凝集体５が分散剤で被覆されることにより、分散状態が３．０μｍ以下となる。分散剤としては、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（以下、ＡＢＳと略記する。）樹脂、ポリウレタン、スチレン・ブタジエン樹脂、セルロースアセテートおよびビニル化合物から選択される１種を用いることができる。本例では、分散剤にＡＢＳ樹脂が用いられている。

また、研磨パッド１０は、研磨面Ｐと反対の面側に、発泡シート２を支持する支持体６の一面側が貼り合わされている。支持体６には、本例では、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略記する。）製のシートが用いられている。支持体６の他面側には、一面側（最下面側）に剥離紙８を有し研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ７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１０は、図３に示すように、湿式成膜法の各工程を経て作製された発泡シート２をラミネート加工工程で支持体６、両面テープ７と貼り合わせることで製造される。湿式成膜法では、まず準備工程でカーボンブラックと分散剤のＡＢＳ樹脂とを混合した凝集体分散液と、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。）にウレタン樹脂を溶解させたウレタン樹脂溶液と、をそれぞれ作製する。塗布工程では、凝集体分散液とウレタン樹脂溶液とを混合し、その混合液を成膜基材に塗工する。凝固再生工程では、ウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる。洗浄・乾燥工程では、シート状のポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる。これらの工程を経て発泡シート２が作製される。以下、工程順に説明する。

準備工程では、カーボンブラックと分散剤のＡＢＳ樹脂とを混合した凝集体分散液を作製する。凝集体分散液をフィルタで濾過し、３．０μｍを超える大きさのカーボンブラックの凝集体を除去する。凝集体５は、大きさが３．０μｍ以下であり、含有量が、２重量％〜１０重量％の範囲に設定されている。ＡＢＳ樹脂は凝集体５の含有量に対して０．２〜２．０倍の量に設定されている。一方、ウレタン樹脂、ＤＭＦ及び添加剤を混合してウレタン樹脂を溶解させる。ウレタン樹脂は、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ポリウレタン樹脂から選択して用い、例えば、ウレタン樹脂が３０％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡を促進させる親水性活性剤、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。得られた溶液を減圧下で脱泡してウレタン樹脂溶液を得る。

塗布工程では、準備工程で作製した凝集体分散液とウレタン樹脂溶液とを混合した混合液を作製する。カーボンブラックの凝集体５を分散させた凝集体分散液とウレタン樹脂溶液とを混合することで、得られた混合液中では、凝集体５がＡＢＳ樹脂で被覆された状態で分散している。混合液中の凝集体５の分散状態を上述したグラインドゲージ分布図法により測定する。このとき、凝集体５の分散状態が３．０μｍを超える値であれば、その混合液は使用しない。凝集体５の分散状態が３．０μｍ以下の混合液を使用する。本例の混合液では、凝集体５の分散状態が１．５μｍ以下であった。この混合液が常温下でナイフコータ等により帯状の成膜基材に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータ等と成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、ウレタン樹脂溶液の塗布厚さ（塗布量）が調整される。成膜基材にはＰＥＴ樹脂等の樹脂製の不織布やフィルムを用いることができるが、本例では、成膜基材をＰＥＴシートとして説明する。

凝固再生工程では、成膜基材に塗布された混合液が、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に浸漬される。凝固液中では、まず、塗布された混合液の表面側に微多孔が形成され厚さ数μｍ程度のスキン層４が形成される。その後、混合液中のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりウレタン樹脂が成膜基材上にシート状に凝固再生する。ＤＭＦが混合液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することで、スキン層４より内側のウレタン樹脂中に発泡３および図示を省略した発泡が形成され、発泡３および図示を省略した発泡が網目状に連通する。このとき、成膜基材のＰＥＴシートが水を浸透させないため、混合液の表面側（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発泡３が形成される。

洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生したウレタン樹脂が水等の洗浄液中で洗浄されてウレタン樹脂中に残留するＤＭＦが除去される。洗浄後、ウレタン樹脂をシリンダ乾燥機で乾燥させ発泡シート２を得る。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。ウレタン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。

ラミネート加工工程では、発泡シート２の研磨面Ｐと反対の面側と支持体６の一面側とを貼り合わせ、支持体６の他面側に、一面側（最下面側）に剥離紙８が貼付された両面テープ７を貼り合わせる。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１０を完成させる。

（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド１０の作用等について説明する。

従来湿式成膜法で形成される発泡シートを備えた研磨パッドでは、発泡を安定化させるために、湿式成膜時の樹脂溶液に、骨材として作用するカーボンブラックが添加されている。ところが、カーボンブラックが粒子表面に活性な官能基を有するため、凝集体を形成しやすい性質を有している。このため、湿式成膜時の樹脂溶液中でカーボンブラックの大きな凝集体が形成され、得られる発泡シート内にはこの大きな凝集体が偏在することとなる。このような発泡シートを用いた研磨パッドでは、発泡の大きさのバラツキや発泡形成の偏りが生じるため、安定した研磨加工を行うことが難しく研磨効率を低下させることとなる。また、研磨加工時には、発泡シートの摩耗に伴い大きな凝集体が研磨面に露出するため、被研磨物にスクラッチを発生させ平坦性を損なうこととなる。本実施形態は、これら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１０では、ストラクチャー９が凝集した凝集体５が分散剤のＡＢＳ樹脂で被覆された状態で発泡シート２に含有されている。このため、凝集体５が湿式成膜時に更に凝集した大きな凝集体を形成することなく発泡シート２内で略均一に分散されるので、発泡形成が安定化され、発泡の大きさが均等化される。これにより、発泡シート２が略均質に形成されるので、研磨効率を損なうことなく安定した研磨加工を行うことができる。

また、本実施形態の研磨パッド１０では、ストラクチャー９の大きさがＤＢＰ吸収量で１５０ｍｌ／１００ｇ以下に制限されており、更に凝集体５の分散状態が３．０μｍ以下に制限されている。凝集体５が分散剤で被覆されているため、発泡シ−ト２の作製時に凝集体５が更に凝集体を形成することなく、略均一に分散される。これにより、単位体積当たりの凝集体の数が多くなり、カーボンブラック（凝集体５）の、発泡形成を安定化させる作用が強くなる。このため、凝集体５の含有量を２~１０重量％に制限しても、凝集体５が発泡構造を強化させる骨材として作用し、発泡形成を安定化させる効果が得られる。凝集体５の含有量が２重量％に満たない場合、凝集体５の発泡構造を強化させる骨材としての作用が十分に発揮されず、引張伸度が過度に大きくなるため、却って研磨性能を損なうことがある。凝集体５の含有量が１０重量％を超える場合、引張伸度が低下するため、研磨加工時に破断しやすく、寿命低下を招く。また、ストラクチャー９の大きさがＤＢＰ吸収量で１５０ｍｌ／１００ｇを超える場合、凝集体５の分散状態が３．０μｍを超える可能性があり、研磨加工時にスクラッチが発生しやすくなる。

更に、本実施形態の研磨パッド１０では、発泡シ−ト２内で凝集体５の分散状態が均等化されているため、凝集体５の含有量を１０重量％以下に減らしても、発泡形成を安定化させることができる。これにより、発泡シ−ト２の引張伸度が向上するので、研磨加工時の破断が抑制され研磨パッド１の長寿命化を図ることができる。

なお、本実施形態では、発泡シート２に含有させる凝集体５としてカーボンブラック（ストラクチャー９）の凝集体を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、非晶質の炭素材であればよい。例えば、カーボンブラックに代えて非晶質炭素の石炭を使用してもよい。また、カーボンブラックには、その製法により、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック等の種類があるが、本発明はカーボンブラックの製法に制限されるものではなく、いずれのものを使用してもよい。製法の異なるカーボンブラックを混合して使用することも可能である。

また、本実施形態では、凝集体５の分散状態をグラインドゲージ分布図法で測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。例えば、一般的な粒度の測定法を用いてもよく、凝集体５の分散状態が３．０μｍ以下であることを確認できるものであればよい。製造工程中で凝集体５の分散状態を確認することを考慮すれば、グラインドゲージ分布図法で簡便に確認することができる。更に、本実施形態では、凝集体５の分散状態を３．０μｍ以下とする例を示したが、研磨加工時に研磨面Ｐに露出する可能性があることを考慮すれば、凝集体５を１．５μｍ以下とすることが好ましい。このようにすれば、凝集体５の大きさが更に制限されるため、研磨面Ｐに露出したときのスクラッチ抑制効果を高めることができ、被研磨物の平坦性を一層向上させることができる。凝集体５の分散状態を３．０μｍ以下としたことで、発泡シート２内で略均等に分散されるため、凝集体５の含有量を減らしても、凝集体５が発泡構造を強化させる骨材として作用することで、発泡形成を安定化させる効果を得ることができる。また、本実施形態では、凝集体５の含有量を２~１０重量％の範囲としたが、２〜５重量％の範囲が好ましい。このようにすれば、研磨加工時に研磨面Ｐに露出する可能性のある凝集体５の数を低減でき、スクラッチを抑制することができる。

更に、本実施形態では、ストラクチャー９の大きさをＤＢＰ吸収量で表す例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、ストラクチャー９の大きさがＤＢＰ吸収量で１５０ｍｌ／１００ｇ以下に相当することを評価できるものであればよい。ストラクチャー９のＤＢＰ吸収量は、凝集体５の分散状態を考慮すれば、１３０ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましく、特に９０ｍｌ／１００ｇ以下であることが好適である。

また更に、本実施形態では、凝集体５の分散方法として、分散剤であるＡＢＳ樹脂を使用して凝集体５を被覆する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ストラクチャー９の大きさ（ＤＢＰ吸収量）を１５０ｍｌ／１００ｇ以下、凝集体５の分散状態を３．０μｍ以下とする条件下で略均一に分散できる方法であればよい。また、分散剤として、ＡＢＳ樹脂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、ＡＢＳ樹脂に代えて、ポリウレタン、スチレン・ブタジエン樹脂、セルロースアセテート、ビニル化合物を使用しても上述した効果を得ることができる。これら分散剤の２種以上を混合して使用してもよいことはもちろんである。分散剤としてビニル化合物を用いる場合は、ハロゲン分子が含有されていない非ハロゲン化合物を用いることが好ましい。このようにすれば、研磨パッドの廃棄時等に環境に対する影響の低減を図ることができる。

更にまた、本実施形態では、発泡シート２の作製時に成膜基材を使用してウレタン樹脂を凝固再生させた後、成膜基材を剥離して発泡体シート２とＰＥＴ製の支持体６とを貼り合わせる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、湿式成膜時に、成膜基材として支持体６を用いることで、直接支持体６に発泡体シート２を凝固再生させるようにしてもよい。発泡シート２に含有された凝集体５がＡＢＳ樹脂で被覆されていることから、凝集体５を形成するカーボンブラック（ストラクチャー９）の粒子表面に存在する活性基の影響を抑制することができる。すなわち、粒子表面の活性基がウレタン樹脂と相互作用すると、ウレタン樹脂と支持体６のＰＥＴとの接着力が低減し研磨加工時に剥離することがある。これに対して、ＡＢＳ樹脂で被覆し活性基の影響を抑制した凝集体５では、ウレタン樹脂との相互作用が低減することから、発泡シート２と支持体６との接着力を確保することができる。また、支持体６の材質としては、ＰＥＴに限定されるものではなく、剛性を有する樹脂製であればいかなる材質のものも使用することができる。

以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド１０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、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３０重量％でＤＭＦに溶解させたウレタン樹脂溶液を調製した。また、カーボンブラックの５重量％とＡＢＳ樹脂の２０重量％とをＤＭＦと混合し凝集体分散液を調製した。カーボンブラックには、市販のもの（東海カーボン株式会社製）を用いた。用いたカーボンブラックのストラクチャー９の大きさ（ＤＢＰ吸収量）は、１３０ｍｌ／１００ｇであった。得られたウレタン樹脂溶液の１００部に対して、凝集体分散液の４０部を混合し混合液を得た。この混合液の凝集体５の分散状態を、グラインドゲージ分布図法を用いて測定した結果、１．５μｍ以下であった。得られた混合液から湿式成膜法により発泡シートを作製し研磨パッドを製造した。下表１に凝集体の含有量、分散状態およびストラクチャーの大きさをそれぞれ示す。

（実施例２）
表１に示すように、実施例２では、ストラクチャー９の大きさ、および凝集体５の含有量を変えて凝集体分散液を調製する以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。すなわち、ストラクチャー９の大きさが９０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを用い、凝集体分散液中の凝集体５の含有量を２重量％とした。この凝集体分散液とウレタン樹脂溶液との混合液中では、凝集体５の分散状態が１．５μｍ以下であった。

（比較例１）
表１に示すように、比較例１では、ストラクチャーの大きさ、および凝集体の含有量を変えて凝集体分散液を調製する以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。すなわち、ストラクチャーの大きさが２００ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを用い、凝集体分散液中の凝集体の含有量を２０重量％とした。この凝集体分散液とウレタン樹脂溶液との混合液中では、凝集体５の分散状態が２５μｍ以下であった。

（比較例２）
表１に示すように、比較例２では、ストラクチャーの大きさ、および凝集体の含有量を変えて凝集体分散液を調製する以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。すなわち、ストラクチャーの大きさが２００ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを用い、凝集体分散液中の凝集体の含有量を５重量％とした。この凝集体分散液とウレタン樹脂溶液との混合液中では、凝集体５の分散状態が２５μｍ以下であった。

（比較例３）
表１に示すように、比較例３では、ストラクチャーの大きさ、および凝集体の含有量を変えて凝集体分散液を調製する以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。すなわち、ストラクチャーの大きさが１３０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを用い、凝集体分散液中の凝集体の含有量を１重量％とした。この凝集体分散液とウレタン樹脂溶液との混合液中では、凝集体５の分散状態が１．５μｍ以下であった。

（評価）
各実施例および比較例について、湿式成膜後の発泡シートの引張強度、引張伸度を測定した。測定には、引張伸度測定器（株式会社エー・アンド・デイ製、テンシロン万能試験機ＲＴＣ）を使用した。測定方法は日本工業規格（ＪＩＳＫ６５５０）に準じた方法で測定した。引張強度、引張伸度の測定結果を下表２に示した。

表２に示すように、比較例１では、発泡シートの引張強度が０．０９ｋｇ／ｍｍ^２、引張伸度が１２８％を示した。実施例１の研磨パッド１０では、発泡シ−ト２の引張強度が０．２４ｋｇ／ｍｍ^２、引張伸度が２８２％を示し、引張強度と引張伸度が共に向上した。これにより、凝集体が分散剤に被覆されることで略均一に分散されているため、凝集体の含有量を減らしても、凝集体が発泡構造を強化させる骨材として作用し、安定した物性を保持できることが判明した。また、実施例１の研磨パッド１０では、凝集体の含有量を１０重量％以下の５重量％としても、研磨加工時の研磨パッドの破断が抑制され、長寿命化を図ることができたといえる。

比較例２では、引張強度が０．１４ｋｇ／ｍｍ^２、引張伸度が２２４％を示した。実施例１の研磨パッド１０では、引張強度が０．２４ｋｇ／ｍｍ^２、引張伸度が２８２％を示した。比較例２では、凝集体を形成するストラクチャーの大きさ（ＤＢＰ吸収量）が２００ｍｌ／１００ｇで実施例１より大きいため、凝集体の分散状態も大きい。それに対して、実施例１では、ＤＢＰ吸収量が１３０ｍｌ／１００ｇで、比較例２より小さいため、凝集体も分散状態は小さい。そのため、実施例１では、発泡シート２の単位体積あたりの凝集体５の数が多くなり、凝集体５の発泡形成を安定化させる作用が強化されたため、引張強度および引張伸度が向上したと考えられる。

比較例３では、引張強度が０．２１ｋｇ／ｍｍ^２、引張伸度が３７０％を示した。実施例２の研磨パッド１０では、引張強度が０．２６ｋｇ／ｍｍ^２、引張伸度が２７８％を示した。これにより、比較例３では、凝集体の含有量を１重量％に減らしたことで、凝集体の発泡構造を強化させる作用が十分に発揮されず、実施例２と比較して引張伸度が過剰に高い値を示したと考えられる。引張伸度が過剰に高い研磨パッドで研磨加工を行うと、研磨性能は損なわれる。それに対して、実施例２では、凝集体の含有量を２重量％としたため、適度な引張伸度を得ることができた。そのため、凝集体の含有量は２重量％以上とすることが好ましいと考えられる。

（研磨加工）
各実施例および比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でハードディスク用のアルミニウム基板の研磨加工を行い、研磨レートおよびうねりを測定した。また、研磨後のアルミニウム基板について、高輝度ハロゲンランプを照射して目視でアルミニウム基板の表面に対するスクラッチ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：１００ｇ／ｃｍ^２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（ｐＨ：１１．５）
スラリ供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：ハードディスク用アルミニウム基板

（研磨レート）
研磨レートは、研磨効率を示す数値の一つであり、一分間あ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から求めた研磨量、アルミニウム基板の研磨面積および比重から算出した。

（うねり）
うねり（waviness）は、ディスク基板、シリコンウェハ等の被研磨物に対する表面精度（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、ＺｙｇｏＮｅｗＶｉｅｗ５０２２で８０μｍ~５００μｍの波長を透過するフィルタを使用して評価した。測定結果の数値が低いと、被研磨物のうねりが少なく、より平坦な研磨面であることとなる。

実施例及び比較例の研磨パッドを用いた研磨性能について、下表３に研磨レートおよびうねり評価結果を示す。また、実施例及び比較例の研磨パッドによる研磨加工での、スクラッチ発生の有無についても示す。

表３に示すように、実施例１、２では、研磨レートが比較例１、２の研磨レートを越える値を示した。また、実施例１、２では、研磨によりうねりが減少し平坦性に優れるアルミニウム基板を得ることができた。これは、凝集体の分散状態を良化させることで、凝集体の含有量を減らしても発泡形成を安定化させることができたためと考えられる。更に、実施例１、２では、比較例１、２より凝集体のストラクチャーが小さく、含有量が少ないため、研磨加工時に被研磨物にスクラッチ等の発生が抑制された。比較例３では、実施例１、２と比較して研磨レートが大幅に低下した。これは、比較例３では、凝集体の含有量が少なく、凝集体の発泡構造を強化させる作用が十分に発揮されず、引張伸度が過度に高くなり、研磨性能が損なわれたためと考えら得る。実施例１、２では、凝集体５の含有量が２重量％としたため、引張伸度が適度な値となり、研磨レートが向上した。このような研磨パッドでは、ハードディスク用アルミニウム基板等の仕上げ研磨加工に好適に使用することができる。

本発明は発泡形状を安定化させ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。

Ｐ研磨面
２発泡シート
５凝集体
１０研磨パッド

Claims

湿式成膜法により形成されたウレタン樹脂製の発泡シートを備えた研磨パッドにおいて、前記発泡シートには、非晶質炭素の粒子で形成され大きさが３．０μｍ以下の凝集体が２重量％〜１０重量％の範囲の割合で含有されており、前記凝集体は、前記発泡シート内で略均一に分散されていることを特徴とする研磨パッド。
前記非晶質炭素はカーボンブラックであることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
前記カーボンブラックは、少なくともチャンネルブラック、ファーネスブラック及びアセチレンブラックから選択される１種であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
前記凝集体は、前記カーボンブラックの粒子が融着して形成された一次凝集体が凝集して形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
前記一次凝集体は、前記粒子間の空隙に吸収されるオイル吸収量が１５０ｍｌ／１００ｇ以下であることを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
前記凝集体の含有量は、２〜５重量％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
前記凝集体の大きさは、１．５μｍ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。