JP2011194508A

JP2011194508A - 研磨パッド

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Publication number: JP2011194508A
Application number: JP2010063498A
Authority: JP
Inventors: Fumio Miyazawa; 文雄宮澤; Masataka Takagi; 正孝高木
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP5502539B2

Abstract

【課題】スクラッチを抑制し平坦性精度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、樹脂シート２を備えている。樹脂シート２は、湿式凝固法により形成されており、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有している。樹脂シート２は、樹脂中に多数の微多孔４が略均等に分散した状態で形成されている。微多孔４間は、湿式凝固法による成膜時の溶媒置換に伴い微多孔４より小さいチャネルで網目状に連通しており、マイクロポーラス構造を有している。樹脂シート２は、ＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂成分で形成されており、親水性が調整されている。樹脂シート２の吸水時間が１０〜６０秒の範囲に調整されている。スラリが吸収されにくくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は研磨パッドに係り、特に、湿式凝固法により作製され被研磨物を研磨加工するための研磨面に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。

従来半導体デバイス等の各種材料では、平坦性を確保するために研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。半導体デバイスの製造では、通常、銅（Ｃｕ）配線の層や絶縁層が順次形成され多層化されるが、各層を形成した後の表面（加工面）に研磨加工が行われている。近年では、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、加工面を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。

一般に、半導体デバイスの製造では、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰと略記する。）法が用いられている。ＣＭＰ法では、通常、砥粒（研磨粒子）をアルカリ溶液または酸溶液に分散させたスラリ（研磨液）が供給される。すなわち、被研磨物（の加工面）は、スラリ中の砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ溶液または酸溶液による化学的研磨作用とで平坦化される。

半導体デバイス用の研磨パッドでは、ポリウレタン樹脂製の発泡体で形成された樹脂シートが主として使用されている。また、研磨加工時にスラリを保持しやすくするために樹脂シートの表面（研磨面）には、開孔が形成されている。ところが、一般にポリウレタン樹脂は、撥水性を有するためにスラリに対する濡れ性が低くなるので、研磨加工前の準備工程で慣らし運転によりスラリに馴染ませる作業が必要となる。慣らし運転に要する時間は、生産時間のロスにつながるので、短縮することが望ましい。また、研磨面に形成された開孔にスラリ中の砥粒や研磨屑（スラッジ）が溜まることで凝集が形成されるため、加工面にスクラッチ（研磨キズ）を生じることがある。

これらの問題を回避するために、例えば、主鎖構造がエーテル系のポリウレタン樹脂に代えてエステル系のポリウレタン樹脂を用いること、主鎖構造にエチレングリコールを導入すること、さらには、界面活性剤を配合すること、等により親水性を付与することが知られている。このような親水性を付与することで、砥粒やスラッジの凝集が抑制されるため、スクラッチの発生も抑えることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−９０２６号公報

しかしながら、特許文献１の技術のように親水性が付与されると、樹脂の耐加水分解性が低下する、または、界面活性剤成分が研磨液に溶出し予期せぬ凝集を招く、という新たな問題が発生する。これに対して、湿式凝固法によりポリウレタン樹脂の発泡体を形成する技術では、比較的濡れ性に優れ柔軟性を有するスエードタイプの樹脂シートを得ることができる。濡れ性に優れることで慣らし運転を短縮することができ、柔軟性に優れることで致命的なスクラッチ発生も若干低減することができる。その反面、親水性を付与してもスクラッチ発生が改善されず、却って増加してしまうことも見られるうえ、湿式凝固法に独特の巨大気孔が形成されるために却って砥粒が取り込まれやすくなり、滞留や凝集を招くことで微細なスクラッチが発生することもある。被研磨物の更なる高精度化、微細化が求められる中では、このような微細なスクラッチも無視できなくなっている。歩留向上や効率的製造を目指すうえでは、このような欠点を抑えることができる研磨パッドが切望されている。

本発明は上記事案に鑑み、スクラッチを抑制し平坦性精度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。

本発明者らは、研磨パッドの特性とスクラッチの発生との関係について鋭意検討した結果、樹脂シートの親水性を調整しつつ、研磨面に対する吸水時間と開孔構造、圧縮率との関係からスクラッチの低減が可能であることを見出し本発明にいたった。

上記課題を解決するために、本発明は、湿式凝固法により作製され被研磨物を研磨加工するための研磨面に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、溶解度係数を示すＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる少なくとも２種の樹脂成分で形成されており、微多孔が連通したマイクロポーラス構造を有し前記微多孔により前記研磨面に開孔が形成されているとともに、前記研磨面に対する吸水時間が１０秒〜６０秒の範囲であることを特徴とする。

本発明では、樹脂シートがＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる少なくとも２種の樹脂で形成されたことで不必要に膨潤することなく親水性が適正化されるとともに、マイクロポーラス構造を有する樹脂シートの研磨面に対する吸水時間が１０秒〜６０秒の範囲のため、研磨加工時に供給される研磨液が吸収されづらくなり砥粒の研磨面に対する付着が抑制されることで砥粒が凝集しにくくなるので、スクラッチを抑制し平坦性精度を向上させることができる。

この場合において、研磨面に形成された開孔の単位面積あたりの平均孔径を３μｍ〜１５μｍの範囲としてもよい。また、樹脂シートをポリウレタン樹脂を主成分とする樹脂製としてもよい。このとき、樹脂成分を、いずれも、ＳＰ値が９〜１３の範囲の極性溶媒に可溶であり、８〜１３の範囲のＳＰ値を有していてもよい。このとき、樹脂シートを、樹脂成分が混在して形成されており、全体のＳＰ値が９〜１１の範囲とすることができる。樹脂シートが、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂およびポリサルホン樹脂から選択された少なくとも２種の樹脂が混在して形成されていてもよい。樹脂シートに樹脂成分としてポリウレタン樹脂が５０重量％〜９８重量％の範囲で配合されていてもよい。樹脂シートの圧縮率を０．５％〜３．０％の範囲とすることができる。

本発明によれば、樹脂シートがＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる少なくとも２種の樹脂で形成されたことで不必要に膨潤することなく親水性が適正化されるとともに、マイクロポーラス構造を有する樹脂シートの研磨面に対する吸水時間が１０秒〜６０秒の範囲のため、研磨加工時に供給される研磨液が吸収されづらくなり砥粒の研磨面に対する付着が抑制されることで砥粒が凝集しにくくなるので、スクラッチを抑制し平坦性精度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。

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。

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。

（構成）
本実施形態の研磨パッド１０は、図１に示すように、２種の樹脂成分が混在した樹脂シート２を備えている。樹脂シート２は、湿式凝固法によりシート状に形成されており、一面側に、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有している。

樹脂シート２は、樹脂全体に多数の微多孔４が略均等に分散した状態で形成されている。微多孔４は、球状に形成されており、平均径が３〜１５μｍの範囲を有している。微多孔４間は、湿式凝固法による成膜時の溶媒置換に伴い微多孔４より小さいチャネルで網目状に連通している。すなわち、樹脂シート２はマイクロポーラス構造を有している。樹脂シート２では、湿式凝固法による成膜時に形成される緻密な微多孔状のスキン層が研削処理（バフ処理）で除去されている。

研磨面Ｐでは、微多孔４が開孔した開孔５が形成されている。単位面積あたりの開孔５の平均孔径は、微多孔４の平均径と同じ３〜１５μｍの範囲となる。開孔５が形成されていることで、樹脂シート２の内部に形成された多数の微多孔４がチャネルを通じて開孔５と連通していることとなる。このような連続状に形成されたマイクロポーラス構造を有する樹脂シート２では、従来湿式凝固法により巨大気孔が形成されたシートと比較して圧縮による変形が生じ難くなることから、圧縮率が０．５〜３．０％の範囲を示す。

樹脂シート２では、溶解度係数であるＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂成分が混在して形成されており、親水性が調整されている。すなわち、樹脂シート２の研磨面Ｐに対する吸水時間が１０〜６０秒の範囲に調整されている。ＳＰ値については、Ｊ．Ｈ．Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄら（J.H.Hildebrand
and R.L.Scott著、“The Solubility of Nonelectrolytes”、Reinhold Publishing Corp.出版、１９５０年発行）により提唱されたもので、ＳＰ値δ［単位：（ｃａｌ・ｃｍ^３）^１／２］が下式（１）で表される。式（１）において、ΔＥは分子凝集エネルギー（単位：ｃａｌ／ｍｏｌ）、Ｖはモル容積（単位：ｍｌ／ｍｏｌ）を示しており、ＳＰ値は凝集エネルギー密度の平方根に相当する。２種の樹脂を混合する場合では、ＳＰ値が近い樹脂ほど凝集エネルギー密度が小さく、親和性が高くなることとなる。また、Ｈａｎｓｅｎら（J.
Paint Technology、３９巻５０５号、１０４〜１１７ページおよび５１１号、５０５〜５１４ページ、１９６７年発行）やＨｏｙ（J. Paint
Technology、４２巻５４１号、７６〜１１８ページ、１９７０年発行）によって、双極子間力や水素結合力も考慮し、分子引力定数法に基づくと、ＳＰ値を下式（２）で算出することができる。式（２）において、ΔＦは分子引力定数の総和（単位：（Ｃａｌ・ｃｍ^３）^１／２ｍｏｌ^−１）である（各原子団の分子引力定数については、例えば、Ｈｏｙ法材料技術研究会編集委員会編「プラスチックの塗装・印刷便覧」４１ページ（総合技術出版発行）、沖津ら接着研究発表会講演要旨集２７巻１２５〜１２６ページ（１９８９年６月発行）、日本接着学会年次大会講演要旨集２８巻８５〜８６ページ（１９９０年６月発行）、に記載されている。）。また、複数の樹脂を混合した樹脂全体のＳＰ値については、下式（３）により算出することができる。式（３）において、δｍｉｘは混合樹脂全体のＳＰ値、Ｘｎは成分ｎのモル分率、Ｖｎは成分ｎのモル容積、δｎは成分ｎのＳＰ値である。以上のことから、研磨パッド１０では、樹脂シート２を極性溶媒に溶解し、ゲル濾過等で各樹脂成分を分取し、それぞれの分子構造解析を行うことで各樹脂成分のＳＰ値および混合樹脂全体のＳＰ値を算出することができる。

また、研磨パッド１０は、樹脂シート２の研磨面Ｐと反対の面側に、研磨機に研磨パッド１０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７ａを有しており、基材７ａの両面にアクリル系粘着剤等の粘着剤層（不図示）がそれぞれ形成されている。両面テープ７は、基材７ａの一面側の粘着剤層で樹脂シート２と貼り合わされており、他面側（樹脂シート２と反対側）の粘着剤層が剥離紙７ｂで覆われている。なお、この両面テープ７の基材７ａは、研磨パッド１０の基材を兼ねている。

（製造）
研磨パッド１０は、湿式凝固法によりＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂成分を用い樹脂シート２を作製し、得られた樹脂シート２と両面テープ７とを貼り合わせることで製造される。すなわち、樹脂溶液を準備する準備工程、成膜基材に樹脂溶液をシート状に塗布する塗布工程、樹脂溶液を凝固液中で凝固させ樹脂を再生させる凝固再生工程、再生されたシート状の樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、スキン層をバフ処理で除去するバフ処理工程、得られた樹脂シート２と両面テープ７とを貼り合わせるラミネート工程を経て研磨パッド１０が製造される。以下、工程順に説明する。

準備工程では、ＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂成分、樹脂成分を溶解可能な水混和性の極性溶媒、添加剤および架橋剤を混合して樹脂成分を溶解させる。極性溶媒としては、ＳＰ値が９〜１３の範囲のものを使用する。例えば、ＳＰ値が１２．１のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ＳＰ値が１０．８のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ＳＰ値が９．１のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ＳＰ値が１２．０のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ＳＰ値が９．９のアセトン、ＳＰ値が１１．９のアセトニトリル、ＳＰ値が１１．３のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等を用いることができる。ＳＰ値が９より小さい、または、１３より大きいと、凝固再生時の貧溶媒（水）との置換が不十分となりシート作製が難しくなるため好ましくない。本例では、ＳＰ値が１２．１のＤＭＦを用いる。

一方、ＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂成分としては、上述した極性溶媒に可溶なもの、例えば、ポリウレタン、ポリウレタンポリウレア等のポリウレタン系、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル等のアクリル系、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のビニル系、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のポリサルホン系、アセチル化セルロース、ブチリル化セルロース等のアシル化セルロース系、ポリアミド系、ポリスチレン系、等を挙げることができる。２種の樹脂成分の組み合わせとしては、樹脂全体のＳＰ値が９〜１１の範囲となるように選択することが好ましい。全体のＳＰ値が９より小さいと、スラリに対する濡れ性が低下するため好ましくなく、反対にＳＰ値が１１より大きいと、スラリが浸透しやすくなりすぎて付着しやすくなるため好ましくない。また、樹脂成分のそれぞれのＳＰ値としては、８〜１３の範囲であることが好ましい。樹脂成分のＳＰ値が８より小さいと、スラリに対する濡れ性が低下するため好ましくなく、反対にＳＰ値が１３より大きいと、樹脂全体のＳＰ値を９〜１１の範囲としても、スラリが付着しやすくなる場合があるため好ましくない。好適な樹脂成分としては、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリサルホン樹脂から選択された２種の組み合わせを挙げることができる。

上述した樹脂成分のうち、ポリウレタン樹脂が樹脂成分の全体に対して５０〜９８重量％の範囲で配合されていると、適度な弾性と所望の効果を得やすくなる。ポリウレタン樹脂としては、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリエーテルポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリエステルポリカーボネート系、ポリカプロラクトン系等のいずれであってもよい。また、アクリル樹脂としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート等のアルキル基の炭素数が１〜１３の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、酢酸ビニル、スチレン、α−メチルスチレン、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、グリシジルメタクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート等の単量体の１種又は２種以上の重合体を挙げることができる。ポリ塩化ビニル樹脂としては、塩化ビニルモノマーに種々のモノマーと共重合したものを用いることができる。共重合するモノマーとしては上述したアクリル樹脂の単量体やアルキルアリルエーテル類等が挙げられる。また、ポリサルホン樹脂としては、ポリフェニルサルホン系、ポリエーテルサルホン系等が挙げられる。

これらの樹脂成分の中から、ＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂成分を選択すればよい。例えば、ＳＰ値が１１．０のポリエーテル系ポリウレタン樹脂とＳＰ値が９．１のメチル（メタ）アクリレート系アクリル樹脂とを重量比１：１として樹脂全体のＳＰ値が１０．１のものを用いてもよく、ＳＰ値が１２．３のポリエステル系ポリウレタン樹脂とＳＰ値が１０．５のポリエーテル系ポリウレタン樹脂とを重量比１：５として樹脂全体のＳＰ値が１０．８のものを用いてもよい。２種の樹脂成分のＳＰ値の差が１より小さいと、スラリが浸透しやすくなり、付着や凝集を招きやすくなるため好ましくない。反対に、ＳＰ値の差が３より大きいと、樹脂成分の相溶性が悪くなり、安定した生産が難しくなるため好ましくない。本例では、ＳＰ値が１１．０のポリエーテル系ポリウレタン樹脂とＳＰ値が９．１のメチル（メタ）アクリレート系アクリル樹脂とを重量比１：１で混合し、樹脂成分が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。この場合、樹脂全体のＳＰ値が１０．１となる。添加剤としては、微多孔４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、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。

また、ＤＭＦに樹脂成分を溶解させた溶液に、ＤＭＦと水との置換を遅らせるために調整溶媒を添加する。ＤＭＦと水との置換を遅らせることで上述したマイクロポーラス構造の樹脂シートを形成することができる。調整溶媒としては、水に対する溶解度がＤＭＦより小さく、ＤＭＦに溶解させた樹脂成分を凝固（ゲル化）させることなく、樹脂成分の溶液と均一に混合、分散できるものを用いる。このような調整溶媒には、酢酸エチルやイソプロピルアルコール等を用いることができるが、本例では、酢酸エチルを用いる。調整溶媒を樹脂成分の溶液の１００部に対して２０〜４５部の範囲となるように混合した後、減圧下で脱泡して樹脂溶液を得る。

塗布工程では、準備工程で得られた樹脂溶液を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シート状に略均一に塗布する。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、樹脂溶液の塗布厚さ（塗布量）を調整する。成膜基材としては、布帛や不織布等を用いることもできるが、本例では、ＰＥＴ製フィルムを用いる。

凝固再生工程では、成膜基材に塗布された樹脂溶液を、樹脂成分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）に連続的に案内する。凝固液には、ポリウレタン樹脂の凝固再生速度を調整するために、ＤＭＦやＤＭＦ以外の極性溶媒等の有機溶媒を添加してもよいが、本例では、水を使用する。凝固液中で樹脂溶液が凝固し、マイクロポーラス構造を有する樹脂が再生する。

ここで、樹脂の再生に伴うマイクロポーラス構造の形成について説明する。凝固液中では、まず、樹脂溶液と凝固液との界面に皮膜が形成され、皮膜の直近の樹脂中にスキン層を構成する緻密な微多孔が形成される。その後、樹脂溶液中のＤＭＦの凝固液中への拡散と、樹脂中への水の浸入との協調現象、すなわち、溶媒置換により樹脂の再生が進行する。樹脂溶液に添加された調整溶媒の水に対する溶解度がＤＭＦより小さいため、水（凝固液）中への調整溶媒の溶出がＤＭＦより遅くなる。また、調整溶媒を添加した分、樹脂溶液中のＤＭＦ量が少なくなる。このため、ＤＭＦおよび調整溶媒と凝固液との置換速度が遅くなるので、巨大気孔の形成が抑制される。これにより、樹脂は、スキン層の内側に微多孔４が形成される。ＤＭＦおよび調整溶媒と凝固液との置換速度が遅いため、微多孔４の大きさが凝固液に浸漬後速やかに形成されるスキン層の微多孔より大きくなる。また、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で、微多孔４間にチャネルが形成され、スキン層の微多孔および微多孔４が網目状に連通する。従って、得られるシート状の樹脂は、巨大気孔が形成されず略均一でほぼ一様なマイクロポーラス構造を有することとなる。

洗浄・乾燥工程では、凝固再生したシート状の樹脂（以下、成膜樹脂という。）を水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去した後、乾燥させる。成膜樹脂の乾燥には、本例では、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機を用いる。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。乾燥後の成膜樹脂をロール状に巻き取る。

バフ処理工程では、洗浄・乾燥工程で乾燥させた成膜樹脂のスキン層が形成された面側にバフ処理を施す。成膜樹脂では、湿式成膜時に厚みバラツキが生じているため、スキン層と反対の面側に、表面が平坦な圧接治具を圧接することで、スキン層側の表面に凹凸が出現する。この凹凸をバフ処理で除去する。本例では、連続的に製造された成膜樹脂を、圧接ローラに圧接しながら、連続的または断続的にバフ処理を施す。成膜樹脂がバフ処理されて形成された樹脂シート２では厚みが均一化され、表面に開孔５が形成される。

ラミネート工程では、樹脂シート２と両面テープ７とが貼り合わされる。このとき、樹脂シート２の研磨面Ｐと反対の面側と、両面テープ７の一側の粘着剤層とが貼り合わされる。そして、円形や角形等の所望の形状、所望のサイズに裁断した後、キズや汚れ、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。

被研磨物、例えば、半導体デバイスの研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨パッド１０を装着する。研磨定盤に研磨パッド１０を装着するときは、剥離紙７ｂを取り除き、露出した粘着剤層で貼着する。研磨定盤と対向配置された保持定盤に被研磨物を保持させる。研磨定盤および保持定盤間で被研磨物を加圧し、スラリを供給しながら研磨定盤ないし保持定盤を回転させることで、被研磨物の加工面を研磨加工する。ここで用いたスラリは、砥粒として平均粒径が５０ｎｍのコロイダルシリカを用い、この砥粒を５重量％の割合で分散させたものである。

（作用等）
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。

本実施形態では、樹脂シート２がＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂成分で作製されている。また、樹脂シート２では、微多孔４がチャネルを通じて開孔５と連通した連続状のマイクロポーラス構造を有している。ＳＰ値を定めることで樹脂シートが不必要に膨潤することなく親水性が適正化される。また、従来巨大気孔が形成された場合と比べて、マイクロポーラス構造を有することで樹脂シート２の研磨面Ｐに対する吸水時間が制限される。これにより、樹脂シート２の吸水時間が１０〜６０秒の範囲を示すこととなる。従って、樹脂の親水性とマイクロポーラス構造とにより吸水時間が制限されることで、研磨加工時に供給されるスラリが吸収されにくくなり、スラリに含まれる砥粒の研磨面Ｐや開孔５の内面に対する付着が抑制され砥粒が凝集しにくくなる。この結果、被研磨物に対するスクラッチの発生が抑制されるので、平坦性精度を向上させることができる。また、樹脂シート２の研磨液に対する濡れ性も適正化されるので、研磨加工前の慣らし運転に要する時間を短縮することができ、研磨効率を向上させることができる。

更に、本実施形態では、湿式凝固法による成膜時に形成されたスキン層がバフ処理で除去され、研磨面Ｐに開孔５が形成されている。この開孔５は、単位面積あたりの平均孔径が３〜１５μｍの範囲に調整されている。このため、研磨加工時にスラリが保持されつつ被研磨物および研磨パッド１０間に略均等に分散供給されるので、被研磨物の平坦性精度を向上させることができる。

また更に、本実施形態では、樹脂シート２が連続状のマイクロポーラス構造を有している。このため、巨大気孔が形成されないことで圧縮率が０．５〜３．０％の範囲を示し、柔軟性が抑制されることとなる。巨大気孔が形成された場合は、柔軟性が大きくなることで研磨面に形成された開孔から砥粒や研磨屑を取り込みやすくなり、滞留、凝集を招き被研磨物の平坦性を損なうこととなる。従って、マイクロポーラス構造を有する樹脂シート２では、柔軟性が適正化されるとともに、開孔５の閉塞が生じ難くなるので、長期間安定的に被研磨物の平坦性向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、樹脂シート２としてポリウレタン樹脂とアクリル樹脂とを樹脂成分とし湿式凝固法により作製する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述したように、アクリル樹脂に代えて、ＳＰ値の異なるポリウレタン樹脂やポリ塩化ビニル樹脂、ポリサルホン樹脂等を用いてもよく、ＳＰ値が上述した範囲のもので、湿式凝固法でマイクロポーラス構造が形成されるものであればよい。また、配合する樹脂成分のＳＰ値を小さくすることで得られる樹脂シートでは、柔軟性、吸水性が抑えられるので、研磨面や開孔の内面に対する砥粒の付着を抑制することができる。さらに、本実施形態では、２種の樹脂成分を配合して形成した樹脂シート２を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した樹脂成分の３種以上を配合するようにしてもよい。

また、本実施形態では、湿式凝固法による成膜時の樹脂溶液に調整溶媒を添加しておくことで、凝固再生時の溶媒置換を遅くし、マイクロポーラス構造の樹脂シート２を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。マイクロポーラス構造を得るためには、凝固再生時の溶媒置換を遅くすればよく、調整溶媒を用いることに代えて、例えば、凝固液中に樹脂成分の溶解に用いた極性溶媒を混合しておくことでも実現することができる。この場合、成膜基材に塗布された樹脂溶液が凝固液中に案内される時点で、凝固液中の極性溶媒濃度が高くなっているため、樹脂溶液からの極性溶媒の溶出が抑制される。このため、凝固初期の溶媒置換が遅くなり、緻密なスキン層が形成されにくくなり、結果として、マイクロポーラス構造の樹脂シートを得ることができる。

更に、本実施形態では、凝固再生後に得られた成膜樹脂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い。樹脂シートの厚みの均一化を図るためにはスキン層と反対の面側にバフ処理を施すようにしてもよく、スキン層側、スキン層と反対の面側の両方にバフ処理を施してもよい。また、バフ処理に代えて、スライス処理等を施すことも可能である。樹脂シートの厚みが均一化されることで、研磨加工時に被研磨物にかけられる押圧力が均等化され、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。

また更に、本実施形態では、樹脂シート２の研磨面Ｐと反対の面側に基材７ａを有する両面テープ７を貼り合わせ、基材７ａが研磨パッド１０の基材を兼ねる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面テープ７に代えて粘着剤のみを配しておくようにしても、研磨機への装着を行うことができる。また、両面テープ７と樹脂シート２との間に別の基材を貼り合わせるようにしてもよい。研磨パッド１０の搬送時や定盤への装着時の取扱いを考慮すれば、基材を有していることが好ましい。

更にまた、本実施形態では、特に言及していないが、樹脂シート２が、少なくとも一部に、被研磨物の研磨加工状態を光学的に検出するための光透過を許容する光透過部を有するようにしてもよい。この光透過部は、樹脂シート２の厚みの全体にわたり貫通するように形成されていることが好ましい。このようにすれば、例えば、研磨機側に備えられた発光ダイオード等の発光素子、フォトトランジスタ等の受光素子により、研磨加工中に光透過部を通して被研磨物の加工面の研磨加工状態を検出することができる。これにより、研磨加工の終点を適正に検出することができ、研磨効率の向上を図ることができる。

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、樹脂シート２の作製に、ＳＰ値が１１．０のポリエーテルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂と、ＳＰ値が９．１のメチル（メタ）アクリレート系アクリル樹脂とを重量比１：１で配合し樹脂全体のＳＰ値が１０．１のものを用いた。これら樹脂成分をＤＭＦに３０重量％となるように溶解し、更に、調整溶媒として酢酸エチルを添加した。得られた樹脂溶液を成膜基材に塗布する際に塗布装置のクリアランスを１．６ｍｍに設定した。凝固再生後の成膜樹脂にバフ処理を施した後、得られた厚さ１．３ｍｍの樹脂シート２と両面テープ７とを貼り合わせ研磨パッド１０を製造した。実施例１の研磨パッド１０を構成する樹脂シート２では、ポリウレタン樹脂成分が樹脂全体の５０重量％となる。

（実施例２）
実施例２では、樹脂シート２の作製に、ＳＰ値が１２．３のポリエステルＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂とＳＰ値が１０．５のポリエーテルＴＤＩポリウレタン樹脂とを重量比１：５で配合し樹脂全体のＳＰ値が１０．８のものを用いる以外は実施例１と同様にして、研磨パッド１０を製造した。実施例２の研磨パッド１０を構成する樹脂シート２では、ポリウレタン樹脂成分が樹脂全体の１００重量％となる。

（実施例３）
実施例３では、樹脂シート２の作製に、ＳＰ値が１２．６のポリエーテルサルホン樹脂とＳＰ値が１０．５のポリエーテルＴＤＩポリウレタン樹脂とを重量比１：５で配合し樹脂全体のＳＰ値が１０．９のものを用いる以外は実施例１と同様にして、研磨パッド１０を製造した。実施例２の研磨パッド１０を構成する樹脂シート２では、ポリウレタン樹脂成分が樹脂全体の８３％となる。

（比較例１）
比較例１では、ＳＰ値が１１．０のポリエーテルＭＤＩポリウレタン樹脂のみを用いる以外は実施例１と同様にして、研磨パッドを製造した。すなわち、比較例１の研磨パッドは、１種の樹脂成分で形成された樹脂シートを有する従来の研磨パッドである。

（比較例２）
比較例２では、調整有機溶媒の酢酸エチルを加えない以外は比較例１と同様にして、研磨パッドを製造した。すなわち、比較例２の研磨パッドは、樹脂シートに巨大気孔が形成された従来の研磨パッドである。

（比較例３）
比較例３では、実施例１で用いたポリエーテルＭＤＩポリウレタン樹脂とメチル（メタ）アクリレート系アクリル樹脂とを重量比１：２で配合し樹脂全体のＳＰ値が９．７のものを用いたこと以外は実施例１と同様にして、研磨パッドを製造した。すなわち、比較例３の研磨パッドは、樹脂全体のＳＰ値が上述した範囲より小さい樹脂シートを有する研磨パッドである。

（比較例４）
比較例４では、実施例３で用いたポリエーテルサルホン樹脂とポリエーテルＴＤＩポリウレタン樹脂とを重量比１：２で配合し樹脂全体のＳＰ値が１１．２のものを用いたこと以外は実施例３と同様にして、研磨パッドを製造した。すなわち、比較例４の研磨パッドは、樹脂全体のＳＰ値が上述した範囲より大きい樹脂シートを有する研磨パッドである。

（評価１）
各実施例および比較例の研磨パッドについて、平均孔径、吸水時間および圧縮率を測定した。平均孔径の測定では、走査型電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ−５５００ＬＶ）で約１．０ｍｍ四方の範囲を５０００倍に拡大し９カ所観察した。この画像を画像処理ソフト（ＩｍａｇｅＡｎａｌｙｚｅｒＶ２０ＬＡＢＶｅｒ．１．３）により処理し平均孔径を算出した。吸水時間の測定では、樹脂シートの試料表面に１μＬの液滴（水滴）を着滴させ、着滴直後から液滴が試料中に吸収されて識別できなくなるまでの時間を測定した。圧縮率は、日本工業規格（ＪＩＳＬ１０２１）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、無荷重状態から初荷重（１００ｇ／ｃｍ^２）を３０秒間かけた後の厚さｔ１を測定し、次に、厚さｔ１の状態から最終圧力（１１２０ｇ／ｃｍ^２）を３０秒間かけた後の厚さｔ２を測定した。圧縮率は、圧縮率（％）＝１００×（ｔ１−ｔ２）／ｔ１の式で算出した。平均孔径、吸水時間および圧縮率の測定結果を下表１に示す。

表１に示すように、比較例２では、平均孔径が３２．４μｍ、圧縮率が１４．３％を示した。巨大気孔が形成されたことで圧縮率が大きくなったと考えられる。また、吸水時間が０．４秒を示した。このことから、巨大気孔に入り込む水の量が大きくなり、吸水時間が小さくなったと考えられる。また、研磨液に浸漬した場合は、巨大気孔に研磨液が入り込むときに、巨大気孔の内面を含む表面に砥粒が付着しやすくなると考えられる。一方、巨大気孔が形成されていない比較例１では、吸水時間が１．５秒を示した。このことから、単に巨大気孔が形成されなくても、吸水時間が小さく、研磨液が内部に浸透しやすいので、砥粒が付着しやすいものと考えられる。比較例３では、平均孔径が４．４μｍ、圧縮率が１．０％を示したが、吸水時間が６８．５秒と長いため、スラリに対する濡れ性が低くなると考えられる。反対に、比較例４では圧縮率が０．８％を示したが、平均孔径が２．８μｍと小さいにも関わらず、吸水時間が８．５秒と短かった。このため、研磨液に浸漬した場合は、気孔の内面を含む表面に砥粒が付着しやすくなると考えられる。これに対して、実施例１、実施例２、実施例３では、平均孔径がそれぞれ４．３μｍ、４．８μｍ、３．５μｍを示し、吸水時間がそれぞれ５５．２秒、２３．１秒、１３．２秒を示し、圧縮率がそれぞれ０．７％、２．７％、１．０％を示した。比較例１のものと比較して、マイクロポーラス構造を有することで圧縮率が小さくなり、平均孔径も小さくなったと考えられる。また、巨大気孔が形成されていないため、吸水時間が長くなることが判った。更に、実施例１、実施例３では、それぞれアクリル樹脂、ポリサルホン樹脂の配合により、樹脂全体に対するポリウレタン樹脂の割合を５０〜９８％の範囲としたことで、一層優れた効果を奏すると考えられる。

（評価２）
また、各実施例および比較例の保持パッドを用いて、以下の研磨条件で研磨加工を行い、研磨レート、うねりＷａおよびスクラッチの有無を測定した。被研磨物としては、ニッケル−リンメッキが施された磁気記録媒体用アルミニウムディスク基板を用いた。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、研磨加工前後の基板の重量減少から求めた研磨量、基板の研磨面積および比重から算出した。また、光学式非接触表面粗さ計（Ｚｙｇｏ社製、ＮｅｗＶｉｅｗ５０２２）で０〜８０μｍの短波長域、８０〜５００μｍの中波長域でそれぞれ単位面積当たりの表面像のうねり量をオングストローム（Å）単位で求めた。また、研磨加工する前のうねり量についても同様に測定した。スクラッチの評価は、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による光を照射して目視にてアルミニウム基板の表面におけるスクラッチの有無を評価した。研磨レート、うねりＷａおよびスクラッチの測定結果を下表２に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、ＤＳＭ９Ｂ−５Ｐ−ＩＶ
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：１．５）

表２に示すように、比較例１では、研磨レートが０．１０５μｍ／ｍｉｎを示した。また、うねりＷａでは、いずれの波長域についても、研磨前と比較して研磨後のうねりが改善されているものの、研磨後でも２．２２Å、５．２８Åであった。これに対して、実施例１、実施例２、実施例３では、平均孔径が比較例１より小さくなったものの、研磨レートが若干改善しそれぞれ０．１２０μｍ／ｍｉｎ、０．１１４μｍ／ｍｉｎ、０．１１０μｍ／ｍｉｎを示した。実施例１では、うねりＷａが、短波長域で研磨前の３．４７Åが研磨後に１．７８Åに改善され、中波長域でも研磨前の７．２１Åが研磨後に４．５４Åに改善された。また、実施例２では、短波長域で研磨前の３．６１Åが研磨後に１．８５Åに改善され、中波長域でも研磨前の７．４５Åが研磨後に４．７１Åに改善された。実施例３では、短波長域で研磨前の３．５１Åが研磨後に１．７８Åに改善され、中波長域でも研磨前の７．４５Åが研磨後に４．６７Åに改善された。このことから、吸水時間、圧縮率がバランスされた実施例１、実施例２、実施例３の研磨パッド１０では、平坦性精度を向上させることのできることが明らかとなった。比較例３、比較例４では、各実施例に比べ、研磨レート、うねりＷａがいずれも劣る結果となった。比較例３では吸水時間が長すぎるためスラリに対する濡れ性が低くなり、比較例４では平均孔径が小さくなったにも関わらず、吸水時間が短すぎるため、平坦性精度が低下したものと考えられる。とりわけ、比較例４では、スクラッチも確認されたことから、気孔の内面を含む表面に砥粒が付着しやすかったものと考えられる。

本発明はスクラッチを抑制し平坦性精度を向上させ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。

Ｐ研磨面
２樹脂シート
４微多孔
５開孔
１０研磨パッド

Claims

湿式凝固法により作製され被研磨物を研磨加工するための研磨面に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、溶解度係数を示すＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる少なくとも２種の樹脂成分で形成されており、微多孔が連通したマイクロポーラス構造を有し前記微多孔により前記研磨面に開孔が形成されているとともに、前記研磨面に対する吸水時間が１０秒〜６０秒の範囲であることを特徴とする研磨パッド。
前記研磨面に形成された開孔は、単位面積あたりの平均孔径が３μｍ〜１５μｍ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。
前記樹脂成分は、いずれも、ＳＰ値が９〜１３の範囲の極性溶媒に可溶であり、８〜１３の範囲のＳＰ値を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
前記樹脂シートは、前記樹脂成分が混在して形成されており、全体のＳＰ値が９〜１１の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
前記樹脂シートは、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂およびポリサルホン樹脂から選択された少なくとも２種の樹脂が混在して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
前記樹脂シートは、前記樹脂成分としてポリウレタン樹脂が５０重量％〜９８重量％の範囲で配合されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
前記樹脂シートは、圧縮率が０．５％〜３．０％の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド。