JP2014018920A - 研磨パッド及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スラリーを貯留及び排出する機能がそれぞれの気泡において略一様に発揮され、研磨ムラの発生を抑制することができる研磨パッド、及びその形成方法を提供すること。
【解決手段】この研磨パッド１は、弾性樹脂シート２の内部において被支持面から研磨面に向かって伸びる細長い気泡１０が複数形成されており、それぞれの気泡１０は、研磨面の近傍において、当該研磨面に対して傾斜するように形成された傾斜部１２を有している。弾性樹脂シート２を研磨面に対し垂直な方向に沿って見た場合において、傾斜部１２が伸びる方向ＡＲ１と、当該傾斜部１２の位置における弾性樹脂シート２の周方向ＡＲ２とが成す角度を第一角度としたときに、全ての気泡１０は、それぞれの第一角度が互いに略同一となるように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性樹脂シートの一方側の面を研磨面とする研磨パッド、及びその形成方法に関する。

ベアシリコン、半導体デバイス、磁気ディスク基板等は、その表面を平滑にするために研磨加工が施される。かかる研磨加工は、砥粒をアルカリ溶液等に分散させた研磨液（スラリー）を被研磨面に供給しながら、当該被研磨面に対し研磨パッドを押し当てて回転させるものであり、所謂化学機械研磨（ＣＭＰ）と称されるものである。

研磨パッドは、求められる平滑度に応じて種々の材質のものが用いられる。特に最終仕上げ用の研磨パッドにおいては、湿式成膜法により形成されたウレタン樹脂等の弾性材料からなる弾性樹脂シートが用いられることが多い。湿式成膜法とは、樹脂を溶解させた樹脂溶液を成膜基材の一方側の面に塗布し、これを凝固液の槽に浸漬することにより、塗布した樹脂溶液を凝固させるものである。樹脂溶液中の溶媒と凝固液とが置換されることにより樹脂溶液中の樹脂が凝集して再生（凝固）され、弾性樹脂シートが形成される。

湿式成膜法により形成された弾性樹脂シートの内部には、弾性樹脂シートの一方側の面から他方側の面に向かって伸びる細長い気泡が複数形成される（下記特許文献１）。当該気泡は、湿式成膜法により樹脂が凝集する過程において形成されるものであり、研磨加工を行う際においては、スラリーを一時的に貯留するための空間として機能する。

例えば、回転する研磨パッドの一部に被研磨物が押し当てられると、当該部分における気泡は収縮し、内部に貯留されていたスラリーが被研磨物に向けて排出される。また、被研磨物が他の部分に移動すると、上記気泡は拡大して元の大きさに戻り、その過程でスラリーを内部に貯留する。このように、気泡がスラリーの排出及び貯留を繰り返す（以下、このような動作を「ポンピング」と称することがある）ことで、研磨パッドの研磨面と被研磨物との間には常に所定量のスラリーが循環供給される。その結果、研磨パッドの目詰まりが防止されて研磨レートが向上し、且つ表面品位に優れた研磨を行うことが可能となる。

本発明者らは、弾性樹脂シート内の細長い気泡を研磨面に対して略垂直に形成するのではなく、研磨面に対して傾斜するように形成すると、上記ポンピングの効果が更に向上することを見出した。この理由は以下のように推測される。

細長く形成された気泡は、研磨面側の先端において開口を有しており、当該開口を通じて上記のようなスラリーの排出及び貯留が行われる。気泡が研磨面に対して傾斜していると、被研磨物が押し当てられて気泡が収縮を開始した時点においては、上記開口は未だ被研磨物によって塞がれていない。すなわち、気泡が収縮を開始するタイミングと、気泡先端の開口が塞がれるタイミングとに時間差が生じる。その結果、スラリーの排出が従来よりもスムーズに行われるためにスラリーの循環供給が促進され、上記ポンピングの効果が向上する。

細長い気泡を研磨面に対して傾斜するように形成するための方法としては、湿式成膜法の凝固工程（樹脂を溶解させた樹脂溶液を、凝固液に浸漬して凝固させる工程）において、樹脂溶液が塗布された成膜基材を、凝固液の液面に対して垂直な状態を保ちながらゆっくりと下降させて浸漬してゆく方法が挙げられる。この場合、気泡は、成膜基材とは反対側（研磨面側）の先端が凝固液側（下方）に向かって傾斜するように形成される。

特開２００５−３３５０２８号公報

上記の方法により形成された気泡は、全て同じ方向に向かって傾斜するように形成される。このため、このような方法で形成された弾性樹脂シートを用いて上面視円形の研磨パッドを作成した場合、気泡の傾斜方向と、当該気泡の位置における周方向とのなす角度が、気泡毎に異なることとなる。

すなわち、研磨パッドが回転して研磨を行う際、被研磨物が押し当てられて収縮した後に開口が塞がれるような気泡が存在する一方で、先に開口が塞がれた後で収縮するような気泡も存在する。その結果、上記ポンピングの効果は気泡毎に異なるものとなり、循環供給されるスラリーの量が、研磨パッドの研磨面において局所的に増加又は減少してしまう。このため、研磨ムラが発生してしまう可能性があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スラリーを貯留及び排出する機能がそれぞれの気泡において略一様に発揮され、研磨ムラの発生を抑制することができる研磨パッド、及びその形成方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る研磨パッドは、平面視で円形を成す弾性樹脂シートの一方側の面を研磨面とし、他方側の面を被支持面とする研磨パッドであって、前記弾性樹脂シートの内部には、前記被支持面から前記研磨面に向かって伸びる細長い気泡が複数形成され、それぞれの前記気泡は、少なくとも前記研磨面の近傍において、前記研磨面に対して傾斜するように形成された傾斜部を有しており、前記研磨面に対し垂直な方向に沿って見た場合において、前記傾斜部が伸びる方向と、当該傾斜部の位置における前記弾性樹脂シートの周方向とが成す角度を第一角度としたときに、全ての前記気泡は、それぞれの前記第一角度が互いに略同一となるように形成されていることを特徴としている。

本発明に係る研磨パッドは弾性樹脂シートを有しており、当該弾性樹脂シートの内部には、被支持面から研磨面に向かって伸びる細長い気泡が複数形成されている。また、それぞれの気泡は、少なくとも研磨面の近傍において、研磨面に対して傾斜するように形成された傾斜部を有している。このような気泡が形成されているため、研磨加工を行う際にはそれぞれの気泡においてスラリーの貯留及び排出が行われ、被研磨面に対するスラリーの循環供給が促される。

本発明においては更に、弾性樹脂シートをその研磨面に対し垂直な方向に沿って見た場合において、気泡の傾斜部が伸びる方向と、当該傾斜部の位置における弾性樹脂シートの周方向とが成す角度を第一角度としたときに、全ての気泡は、それぞれの第一角度が互いに略同一となるように形成されている。

換言すれば、研磨面に向かって伸びる気泡の傾斜方向と、研磨加工を行う際において当該気泡が被研磨物に対して進行する方向とのなす角度が、全ての気泡について略同一となるように形成されている。このため、被研磨物が押し当てられて気泡が収縮するタイミングと、気泡の開口が被研磨物で塞がれるタイミングとの時間差は、全ての気泡について略同一となる。その結果、スラリーを貯留及び排出する機能はそれぞれの気泡において略一様に発揮されるため、研磨ムラの発生を抑制することができる。

上記課題を解決するために本発明に係る研磨パッドの形成方法は、平面視で円形を成す弾性樹脂シートの一方側の面を研磨面とし、他方側の面を被支持面とする研磨パッドの形成方法であって、樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程と、前記樹脂溶液を、平面視で円形を成す成膜基材の一方側の面に塗布することで、被凝固層を形成する塗布工程と、前記被凝固層の表面に対して凝固液を接触させ、前記被凝固層を凝固させる凝固工程と、を有し、前記凝固工程においては、前記被凝固層の表面のうち前記凝固液と接触している位置が、時間の経過とともに前記被凝固層の半径方向又は周方向に沿って移動することを特徴としている。

本発明に係る研磨パッドの形成方法は、準備工程と、塗布工程と、凝固工程とを有している。準備工程は、樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する工程である。塗布工程は、平面視で円形を成す成膜基材の一方側の面に上記樹脂溶液を塗布することで、被凝固層を形成する工程である。当該被凝固層は、後に弾性樹脂シートとなる部分である。凝固工程は、被凝固層の表面に対して凝固液を接触させ、被凝固層を凝固させて弾性樹脂シートと成す工程である。

被凝固層が凝固液と接触すると、被凝固層の溶媒が凝固液に向かって排出され、当該部分では樹脂が凝集して再生される。その結果、被凝固層の内部においては、凝固液との接触部分に向かって傾斜するような形状の気泡が形成される。

上記凝固工程においては、被凝固層の表面のうち凝固液と接触している位置が、時間の経過とともに被凝固層の半径方向又は周方向に沿って移動するように、被凝固層と凝固液との接触が行われる。このため、弾性樹脂シートの内部に形成された気泡の形状は、弾性樹脂シートの半径方向又は周方向に沿って傾斜することとなる。すなわち、弾性樹脂シートに形成された全ての気泡における上記第一角度が、それぞれ互いに略同一となる。

その結果、本発明に係る形成方法により得られる研磨パッドにおいては、被研磨物が押し当てられて気泡が収縮するタイミングと、気泡の開口が被研磨物で塞がれるタイミングとの時間差が、全ての気泡について略同一となる。これにより、スラリーを貯留及び排出する機能がそれぞれの気泡において略一様に発揮されるため、研磨ムラの発生を抑制することができる。

また本発明に係る研磨パッドの形成方法では、前記凝固工程においては、前記成膜基材を回転させながら、前記被凝固層の表面の一部に対して前記凝固液を接触させることも好ましい。

この好ましい態様では、凝固工程において、成膜基材を回転させながら、被凝固層の表面の一部に対して前記凝固液を接触させる。このため、被凝固層の表面のうち凝固液と接触している位置は、時間の経過とともに弾性樹脂シートの周方向に沿って移動することとなる。その結果、形成された全ての気泡における第一角度が互いに略同一となる弾性樹脂シートを、容易に形成することが可能となる。

また本発明に係る研磨パッドの形成方法では、前記凝固工程においては、前記凝固液の液面に対して前記被凝固層を対向させ、前記被凝固層の中央部が突出するように前記成膜基材を変形させた状態で、前記被凝固層を、前記凝固液に対して前記中央部から浸漬させることも好ましい。

この好ましい態様では、凝固工程において、凝固液の液面に対して被凝固層を対向させ、被凝固層の中央部が突出するように成膜基材を変形させた状態とする。すなわち、被凝固層が凝固液の液面に対向するように成膜基材を配置した上で、被凝固層の中央部が凝固液に向かって突出した状態とする。

この状態で、被凝固層を、凝固液に対して（突出した）中央部から浸漬させる。このため、被凝固層の表面のうち凝固液と接触している位置は、弾性樹脂シートの中央から外周部に向かって円形に拡がりながら移動する。すなわち、時間の経過とともに弾性樹脂シートの半径方向に沿って移動する。その結果、形成された全ての気泡における第一角度が互いに略同一となる弾性樹脂シートを、容易に形成することが可能となる。

本発明によれば、スラリーを貯留及び排出する機能がそれぞれの気泡において略一様に発揮され、研磨ムラの発生を抑制することができる研磨パッド、及びその形成方法を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る研磨パッドの一部を示す断面図である。 図１に示した研磨パッドの弾性樹脂シートに形成された気泡の配置を示す図である。 図１に示した研磨パッドの製造工程の概略を示す工程図である。 図３に示した工程のうち、凝固工程を説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態に係る研磨パッドの弾性樹脂シートに形成された気泡の配置を示す図である。 図５に示した研磨パッドの製造工程のうち、凝固工程を説明するための模式図である。 図５に示した研磨パッドの製造工程のうち、凝固工程を説明するための模式図である。 本発明の比較例に係る研磨パッドの弾性樹脂シートに形成された気泡の配置を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、本発明の第一実施形態に係る研磨パッド１の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は研磨パッド１の一部を示す断面図であり、図２は研磨パッドの弾性樹脂シート２に形成された気泡１０の配置を示す図である。図１及び図２に示したように、研磨パッド１は、平面視で円形を成す弾性樹脂シート２を有している。

弾性樹脂シート２の一方側の面は、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｓｐとなっている。また、弾性樹脂シート２の他方側の面は、研磨装置に研磨パッド１を取り付けるための被支持面Ｓｆとなっている。本実施形態においては、被支持面Ｓｆにはパッド基材２０が接着されている。パッド基材２０は、平面視で円形を成すシート状のポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと表記する）により形成されている。

当該パッド基材２０のうち被支持面Ｓｆに接する面の反対側には、両面テープ３０が貼り付けられている。両面テープ３０の剥離紙（不図示）を除去した後で、研磨装置の研磨定盤上に両面テープ３０を貼り付けることで、研磨パッド１が研磨装置に取り付けられる。

弾性樹脂シート２の材質は、所謂湿式成膜法により形成されたポリウレタン樹脂が発明の目的を一層有効且つ確実に奏する観点から好ましいが、疎水性且つ極性溶媒に可溶の弾性材料であれば、特に限定されない。

弾性樹脂シート２の内部には無数の気泡が形成されている。気泡は大小様々な大きさに形成されており、これらが網目状に連通した状態となっている。以下の説明では、これら気泡のうち、被支持面Ｓｆから研磨面Ｓｐに向かって伸びるように形成された細長い気泡であって、且つ弾性樹脂シート２の厚さ方向の略全体にわたるように形成された比較的大きな気泡のみに着目し、これらを特に「気泡１０」として表記することとする。このような気泡１０は、弾性樹脂シート２の内部において多数形成されているが、図示及び説明の便宜上、図１及び図２においてはその一部のみを抜粋して描いている。

図１に示したように、それぞれの気泡１０は、パッド基材２０側（被支持面Ｓｆ側）の部分において比較的大径に形成された大径部１１と、大径部１１から研磨面Ｓｐ向かって細長く伸びる傾斜部１２とを有している。傾斜部１２の伸びる方向は、研磨面Ｓｐに対して垂直ではなく、研磨面Ｓｐに対して傾斜する方向となっている。

気泡１０は、研磨面Ｓｐ側の先端において開口１３が形成されている。一方、被支持面Ｓｆ側の先端には開口は形成されていない（尚、気泡１０と被支持面Ｓｆとの間には微小な気泡が存在しているため、これら微小な気泡を介して気泡１０が被支持面Ｓｆ側と連通する場合はありうる）。

気泡１０はこのような形状を有しているため、研磨パッド１により研磨を行う際においては、研磨面Ｓｐと被研磨物との間に対しスラリーを循環供給するためのポンプのような機能を発揮する。すなわち、回転する研磨パッド１のうち研磨面Ｓｐの一部に被研磨物が押し当てられると、弾性樹脂シート２が変形することにより当該部分における気泡１０は収縮し、内部に貯留されていたスラリーが被研磨物に向けて排出される。また、被研磨物が他の部分に（相対的に）移動すると、気泡１０は拡大して元の大きさに戻り、その過程でスラリーを内部に貯留する。このように、気泡１０がスラリーの排出及び貯留を繰り返す（ポンピングを行う）ことで、研磨パッド１の研磨面Ｓｐと被研磨物との間には常に所定量のスラリーが循環供給される。その結果、研磨パッド１の目詰まりが防止されて研磨レートが向上し、且つ表面品位に優れた研磨が行われる。

図２に示したように、弾性樹脂シート２を研磨面Ｓｐに対し垂直な方向に沿って見た場合において、それぞれの傾斜部１２が研磨面Ｓｐに向かって延びる方向（図２において矢印ＡＲ１で示した方向）と、当該傾斜部１２の位置における弾性樹脂シート２の周方向（図２において矢印ＡＲ２で示した方向）とのなす角度（第一角度）は、全て約１８０度となっている。尚、弾性樹脂シート２の周方向とは、平面視で円形を成す弾性樹脂シート２が、その円周に沿って回転する方向である。本実施形態においては、弾性樹脂シート２が被研磨物に対して相対的に回転する方向ということもできる。図２においては、上面視で円形を成す弾性樹脂シート２の中心を回転軸として、右回転する方向が周方向である。

本実施形態に係る研磨パッド１は、上記第一角度が全ての気泡１０において略同一（約１８０度）となっているため、以下のような効果を奏する。弾性樹脂シート２が被研磨物に対して相対的に回転すると、被研磨物は気泡１０に対して大径部１１側から接近することとなる。すなわち、被研磨物は矢印ＡＲ２とは反対の方向に向かって相対的に移動し、気泡１０に接近することとなる。

弾性樹脂シート２は被研磨物が押しつけられることによって変形するため、上記のように被研磨物が接近すると、まず気泡１０のうち大径部１１が圧縮されてその容積が減少する。このとき、当該気泡１０の開口１３は未だ被研磨物によって塞がれていない。従って、気泡１０の内部に貯留されていたスラリーは、開口１３を通じてスムーズに排出され、研磨面Ｓｐと被研磨物との間に供給される。

その後、被研磨物は更に相対移動して開口１３を塞ぐ。その直後、被研磨物が更に相対移動することで開口１３は開放され、気泡１０は元の大きさに戻る。その際、研磨面Ｓｐと被研磨物との間に存在していたスラリーが吸引され、気泡１０の内部に再び貯留される。

上記のように、気泡１０の容積が減少し始めるタイミングと、開口１３が塞がれるタイミングとに時間差が存在するため、スラリーの排出及び貯留がスムーズに行われる。当該時間差は、気泡１０の傾斜部１２が研磨面Ｓｐに対して傾斜していることに起因して生じるものである。

更に本実施形態においては、第一角度が全ての気泡１０について略同一（約１８０度）となっているため、当該時間差についても全ての気泡１０について略同一となっている。その結果、スラリーを貯留及び排出する機能は、それぞれの気泡１０において略一様に発揮されるため、研磨ムラの発生を抑制することが可能となっている。

尚、気泡１０を図２のように配置する方法としては、例えば、傾斜部１２の傾斜方向が一定方向となるように気泡１０が形成された弾性樹脂シート２を複数枚用意し、これらを（それぞれ扇形に形成して）並べるという方法も考えられる。しかし、この場合、複数の弾性樹脂シート２を貼り合わせる必要があるため、製造工程が複雑なものとなる。更に、複数の弾性樹脂シート２の境界部分においては、境界部分から研磨パッド１の内部にスラリーが進入することにより両面テープの粘着力が低下し、当該部分において弾性樹脂シート２が剥離してしまう可能性もある。

これに対し、本実施形態においては、上面視で円形を成す弾性樹脂シート２が単一のシートとして一体形成されるため、製造工程は比較的単純であり、境界部分において弾性樹脂シート２が剥離してしまう可能性も無い。

続いて、研磨パッド１の製造工程について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は研磨パッド１の製造工程の概略を示す工程図であり、図４は、当該製造工程のうち、特に凝固工程を説明するための模式図である。以下、図３に示した工程順に説明する。

まず準備工程（Ｓ１）は、ポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する工程である。具体的には、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、及び添加剤を混合することにより、ポリウレタン樹脂を溶解させる。

有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）を用いた。ポリウレタン樹脂は、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される。

弾性樹脂シート２の内部に比較的大きな気泡１０を形成することに鑑みれば、樹脂溶液はＤＭＦにポリウレタン樹脂を２０重量％で溶解させたものとし、その粘度は、Ｂ型回転粘度計を使用し２５℃で測定した場合において３〜１０Ｐａ・ｓの範囲、好ましくは３〜６Ｐａ・ｓの範囲とすることが望ましい。

添加剤は、弾性樹脂シート２に形成される気泡１０の大きさや個数等を制御するために添加されるものであり、カーボンブラック等の顔料、親水性添加剤、疎水性添加剤等を用いることができる。

上記のようにして得られた樹脂溶液は、混合直後においては多数の気泡が混入している。従って、次の塗布工程を行う前において真空脱泡を施すことが望ましい。

続く塗布工程（Ｓ２）は、上記準備工程で得られた樹脂溶液を成膜基材４０の一方側の面に塗布し、被凝固層１５を形成する工程である。当該被凝固層１５は、後に弾性樹脂シート２となる部分である。成膜基材４０とは、湿式成膜法によって弾性樹脂シート２を形成する際の土台となるものであって、本実施形態においては、平面視で円形を成すＰＥＴフィルムを用いた。当該成膜基材４０の平面視における形状は、パッド基材２０の形状と同一である。

塗布工程では、樹脂溶液をナイフコータ等の塗布装置によって成膜基材４０上に略均一に塗布する。本実施形態では、樹脂溶液の塗布厚さ（被凝固層１５の厚さ）が０．８〜１．２ｍｍの範囲となるように、ナイフコータの調整を行った。

続く凝固工程（Ｓ３）は、上記塗布工程で形成された被凝固層１５の表面に対して凝固液ＬＱを接触させ、被凝固層１５を凝固させて弾性樹脂シート２と成す工程である。凝固液ＬＱとは、樹脂溶液中の溶媒（ＤＭＦ）よりもポリウレタン樹脂に対して貧溶媒となる液体であって、本実施形態においては水を使用した。尚、ポリウレタン樹脂の凝固速度（再生速度）を調整するために、ＤＭＦ等の有機溶媒を水に添加したものを凝固液ＬＱとして用いてもよい。凝固液ＬＱの温度は１５〜２０℃となるように管理した。

被凝固層１５（樹脂溶液）の表面に対して凝固液ＬＱを接触させると、被凝固層１５と凝固液ＬＱとの界面におけるＤＭＦが凝固液ＬＱに向けて拡散し、当該部分における樹脂が再生されて被膜が形成される。その結果、被凝固層１５の表面から厚さ数μｍ程度の範囲には、微細な気泡が多く形成された微多孔構造を有するスキン層が形成される。

その後、ＤＭＦがスキン層を通じて被凝固層１５内から凝固液ＬＱに向けて比較的ゆっくりと拡散し、同時に、凝固液ＬＱがスキン層を通じて被凝固層１５内に浸透する。すなわち、ＤＭＦと水とが置換されていく。これに伴い、被凝固層１５においては、スキン層の近くから成膜基材４０側に向かって樹脂の凝集及び再生が進行していく。その凝集速度（再生速度）は、スキン層の近くにおいては速く、スキン層から遠ざかるに従って遅くなる。

樹脂の凝集に伴い、被凝固層１５の内部には凝固液ＬＱに満たされた状態の気泡が形成されるが、凝集が上記のように進行する結果、当該気泡は成膜基材４０側からスキン層側に向かって伸びるように細長く形成される。また、凝集速度の差に起因して、気泡は成膜基材４０側では大径となり、スキン層の近くでは細長く形成される。以上のような経過を経て、図１を参照しながら説明したような、大径部１１と傾斜部１２と有する細長い気泡１０が形成される。

図４を参照しながら、凝固工程について更に具体的に説明する。図４は、凝固工程を行っている途中の状態を模式的に示している。図４に示したように、一方の面側に被凝固層１５が形成された成膜基材４０は、当該面の法線方向が水平となるような状態で図示しない保持装置に保持されている。当該保持装置は回転機構を有しており、成膜基材４０は、被凝固層１５が形成された面の円周に沿って（矢印ＡＲ３で示した方向に）等速で回転している。

この状態で、凝固液供給装置５０から凝固液ＬＱを吐出させ、吐出した当該凝固液ＬＱを被凝固層１５の表面に接触させる。凝固液供給装置５０は、成膜基材４０の半径と略同一の長さであるスリット５１が形成された容器であって、内部に蓄えた凝固液ＬＱを、スリット５１から外部に吐出する装置である。凝固液供給装置５０は、図示しない加圧装置を有しており、スリット５１から吐出される凝固液ＬＱの量（単位時間当たりの吐出量）が、当該加圧装置によって制御される。

図４に示したように、凝固液供給装置５０は、スリット５１の一端を成膜基材４０の中心位置に配置し、他端を成膜基材４０の外周端に配置した状態で、スリット５１を被凝固層１５の表面に近接させた状態となっている。この状態で、スリット５１から凝固液ＬＱが吐出される。単位時間あたりに吐出される凝固液ＬＱの量は、被凝固層１５の表面のうちスリット５１と対向している部分の全体が、常に凝固液ＬＱに接触している状態が維持される程度の量である。

凝固液供給装置５０は静止しており、成膜基材４０（被凝固層１５）は上記のように回転している。このため、被凝固層１５の表面のうち凝固液ＬＱと接触している位置は、時間の経過とともに被凝固層１５の周方向（矢印ＡＲ３とは反対の方向）に沿って移動して行く。

被凝固層１５の表面のうち、図４におけるスリット５１の近傍且つ上部の部分は、成膜基材４０の回転に伴ってこれから凝固液ＬＱに接触する部分である。当該部分においては、凝固液ＬＱとの接触部分に向かって、すなわち下方に向かって樹脂の凝集が進行し始め、その後で凝固液ＬＱと接触する。その結果、被凝固層１５のうちスリット５１を通過した部分においては、成膜基材４０側から被凝固層１５の表面に向かって伸びるように気泡１０が形成された状態となっている。また、それぞれの気泡１０は、表面側の部分が成膜基材４０の回転方向（矢印ＡＲ３）に沿って傾斜した状態となっている。すなわち、図１及び図２を参照しながら説明したような傾斜部１２が形成されている。

スリット５１からの凝固液ＬＱの吐出を開始してから、成膜基材４０の回転角度が３６０度以上となり、被凝固層の表面全体にスキン層が形成された時点で、成膜基材４０の回転及びスリット５１からの凝固液ＬＱの吐出を停止する。このとき、上記のような気泡１０が被凝固層１５の全体に形成されており、図２に示した状態となっている。このとき、凝固液の垂れを防止する観点から、凝固液中に増粘剤(水溶性多糖類、澱粉、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸等)を添加してもよい。

続く洗浄・乾燥工程（Ｓ４）は、凝固工程により形成された弾性樹脂シート２を洗浄してＤＭＦを除去し、その後乾燥させる工程である。洗浄は、洗浄液（水）が貯留された洗浄槽を用意し、弾性樹脂シート２及び成膜基材４０の全体を洗浄液に複数回浸漬させることにより行われる。乾燥は、熱風により加熱乾燥する方式の乾燥機を用いて行われる。

続く研削処理工程（Ｓ５）は、弾性樹脂シート２の表面側（成膜基材４０とは反対側）に研削処理を施し、スキン層表面の凹凸を除去して平坦な研磨面Ｓｐを形成する工程である。かかる研削処理によって、弾性樹脂シート２の厚みばらつきが解消されると同時に、各気泡１０の先端において開口１３が形成される。

続く貼り合わせ工程（Ｓ６）は、弾性樹脂シート２から成膜基材４０を除去した後、弾性樹脂シート２の被支持面Ｓｆ（成膜基材４０と当接していた面）に接着剤を介してパッド基材２０を貼り合わせる工程である。パッド基材２０のうち弾性樹脂シート２とは反対側の面には、一方の剥離紙を除去した両面テープ３０が貼り付けられる。既に説明したように、両面テープ３０は研磨パッド１を研磨装置に取り付けるためのものである。

次に、本発明の第二実施形態に係る研磨パッド１ａの構成について、図５を参照しながら説明する。図５は、研磨パッド１ａの弾性樹脂シート２ａに形成された気泡１０ａの配置を示す図である。図５に示したように、研磨パッド１ａは、弾性樹脂シート２ａに形成された気泡１０ａの配置についてのみ研磨パッド１と相違しており、その他については研磨パッド１と同様である。以下の説明においては、当該相違点についてのみ説明することとし、研磨パッド１との共通点については詳細な説明を省略する。また、以下では、研磨パッド１ａのうち研磨パッド１の構成（例えばパッド基材２０）に対応する部分を、「パッド基材２０ａ」のように「ａ」の文字を付して表記する。

それぞれの気泡１０ａは、パッド基材２０ａ側（被支持面Ｓｆａ側）の部分において比較的大径に形成された大径部１１ａと、大径部１１ａから研磨面Ｓｐａ向かって細長く伸びる傾斜部１２ａとを有している。傾斜部１２ａの伸びる方向は、研磨面Ｓｐａに対して垂直ではなく、研磨面Ｓｐａに対して傾斜する方向となっている。この点に関しては、研磨パッド１の気泡１０と同様である。

一方、図５に示したように、弾性樹脂シート２ａを研磨面Ｓｐａに対し垂直な方向に沿って見た場合において、それぞれの傾斜部１２ａが研磨面Ｓｐａに向かって延びる方向（図５において矢印ＡＲ４で示した方向）と、当該傾斜部１２ａの位置における弾性樹脂シート２ａの周方向（図５において矢印ＡＲ５で示した方向）とのなす角度（第一角度）は、全て約９０度となっている。この点で、第一角度が全て１８０度であった研磨パッド１とは異なっている。

本実施形態に係る研磨パッド１ａは、第一角度が全ての気泡１０ａについて略同一（約９０度）となっている。その結果、（研磨パッド１と同様の理由により）気泡１０ａがスラリーを貯留及び排出する機能は、それぞれの気泡１０ａにおいて略一様に発揮されるため、研磨ムラの発生を抑制することが可能となっている。

更に本実施形態においては、図５に示したように、全ての傾斜部１２ａが研磨面Ｓｐａの中央に向かって延びるように傾斜している。このため、開口１３ａから排出されるスラリーが研磨面Ｓｐａの中央に向かうこととなる結果、被研磨物と研磨面Ｓｐａとの間におけるスラリーの保持性能を向上させることができる。

続いて、研磨パッド１ａの製造工程について説明する。研磨パッド１ａは、図３に示した研磨パッド１の製造工程とほぼ同様の工程を経て製造されるが、その製造工程は、凝固工程の態様においてのみ研磨パッド１の製造工程と異なっている。以下では、研磨パッド１ａの製造工程のうち当該凝固工程についてのみ説明することとし、他の工程については既に説明したものと同様であるため、説明を省略する。

図６及び図７を参照しながら説明する。これらは、研磨パッド１ａの製造工程のうち凝固工程を説明するための模式図である。まず、図６（Ａ）に示したように、一方側の面に被凝固層１５ａが形成された成膜基材４０ａと、押型６０が準備される。押型６０は、上面視において成膜基材４０ａと同一の形状を有する円盤状の部材であって、その一方側の面６１が球面の一部を成すように突出しているものである。押型６０は、成膜基材４０ａよりも硬い材質であればよく、例えば金属製のものを用いることができる。

その後、図６（Ｂ）に示したように、成膜基材４０ａのうち被凝固層１５ａが形成されていない側の面（以下、裏面４１ａと称する）に対し、押型６０の面６１を押し付け、成膜基材４０ａを球面状に変形させる。このとき、裏面４１ａの略全体が面６１に接触した状態となっており、かかる状態のまま押型６０と成膜基材４０ａとが図示しない固定治具で固定される。その結果、被凝固層１５ａは面６１に沿うように変形し、その中央部が成膜基材４０ａ側とは反対側に向けて突出した状態となる。

続いて、凝固液ＬＱを貯留した凝固浴７０に対して被凝固層１５ａを浸漬し、凝固させる。このとき、図７に示したように、押型６０と一体となった成膜基材４０ａは、その外周部分が凝固液ＬＱの液面と略平行であり、且つ被凝固層１５ａの表面を凝固液ＬＱの液面と対向した状態とされる。かかる状態を保ちながら、成膜基材４０ａをゆっくりと下降させ、被凝固層１５ａを凝固液ＬＱに浸漬する。

被凝固層１５ａは中央部が下方に向けて突出した状態となっているため、被凝固層１５ａの表面は、最初に上面視で円の中心となる部分が凝固液ＬＱに接触する。その後、成膜基材４０ａが下降するに伴って、被凝固層１５ａの表面のうち凝固液ＬＱと接触している位置は、被凝固層１５ａの中心から外周部に向かって円形に拡がりながら移動する。すなわち、時間の経過とともに被凝固層１５ａの半径方向に沿って移動する。

このとき、被凝固層１５ａの表面のうち、凝固液ＬＱの液面の近傍且つ上部の部分は、成膜基材４０ａの下降に伴ってこれから凝固液ＬＱに接触する部分である。当該部分においては、凝固液ＬＱとの接触部分に向かって、すなわち、被凝固層１５ａの中心に向かって樹脂の凝集が進行し始める。その後、成膜基材４０ａが更に下降するに伴って、上記部分が凝固液ＬＱと接触する。その結果、被凝固層１５ａのうち凝固液ＬＱの液面を通過した部分においては、成膜基材４０ａ側から被凝固層１５ａの表面に向かって伸びるように気泡１０ａが形成された状態となっている。また、それぞれの気泡１０ａは、表面側の部分が成膜基材４０ａの中心に向かう方向に沿って傾斜した状態となっている。すなわち、図５を参照しながら説明したような傾斜部１２ａが形成されている。

被凝固層１５ａの全体が凝固液ＬＱに浸漬された時点で、成膜基材４０の下降を停止する。このとき、上記のような気泡１０ａが被凝固層１５ａの全体に形成されており、図５に示した状態となっている。

その結果、このような凝固工程を経て形成された弾性樹脂シート２ａにおいては、全ての気泡１０ａにおける第一角度が、図５を参照しながら説明したように全て約９０度となる。

参考までに、本発明の比較例に係る研磨パッド１ｂの構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、研磨パッド１ｂの弾性樹脂シート２ｂに形成された気泡１０ｂの配置を示す図である。図８に示したように、研磨パッド１ｂは、弾性樹脂シート２ｂに形成された気泡１０ｂの配置についてのみ研磨パッド１と相違しており、その他については研磨パッド１と同様である。以下の説明においては、当該相違点についてのみ説明することとし、研磨パッド１との共通点については詳細な説明を省略する。また、以下では、研磨パッド１ｂのうち研磨パッド１の構成（例えばパッド基材２０）に対応する部分を、「パッド基材２０ｂ」のように「ｂ」の文字を付して表記する。

それぞれの気泡１０ｂは、パッド基材２０ｂ側（被支持面Ｓｆｂ側）の部分において比較的大径に形成された大径部１１ｂと、大径部１１ｂから研磨面Ｓｐｂ向かって細長く伸びる傾斜部１２ｂとを有している。傾斜部１２ｂの伸びる方向は、研磨面Ｓｐｂに対して垂直ではなく、研磨面Ｓｐｂに対して傾斜する方向となっている。この点に関しては、研磨パッド１の気泡１０と同様である。

一方、図８に示したように、弾性樹脂シート２ｂを研磨面Ｓｐｂに対し垂直な方向に沿って見た場合において、それぞれの傾斜部１２ｂが研磨面Ｓｐｂに向かって延びる方向（図８において矢印ＡＲ６で示した方向）は、全て同じ方向（図８においては下方向）となっている。気泡１０ｂがこのように配置された弾性樹脂シート２ｂは、湿式成膜法の凝固工程において、樹脂溶液が塗布された（被凝固層１５ｂが形成された）成膜基材４０ｂを、凝固浴７０に貯留された凝固液ＬＱの水平な液面に対して垂直な状態を保ちながら、ゆっくりと下降させて浸漬してゆくことにより形成することができる。

図８を見れば明らかなように、弾性樹脂シート２ｂにおいては、それぞれの傾斜部１２ｂが研磨面Ｓｐｂに向かって延びる方向と、当該傾斜部１２ｂの位置における弾性樹脂シート２ｂの周方向（図８において矢印ＡＲ７で示した方向）とのなす角度（第一角度）が、それぞれの気泡１０ｂ毎に異なっている。

このため、研磨加工を行う際においては、被研磨物が押し当てられて気泡１０ｂの容積が減少し始めるタイミングと、被研磨物により開口１３ｂが塞がれるタイミングとの時間差が、気泡１０ｂ毎に異なるものとなる。その結果、スラリーを貯留及び排出する機能はそれぞれの気泡１０ｂにおいて均等には発揮されない。すなわち、本比較例に係る研磨パッド１ｂにおいては、研磨ムラが発生してしまう可能性がある。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１，１ａ：研磨パッド
２，２ａ：弾性樹脂シート
１０，１０ａ：気泡
１１，１１ａ：大径部
１２，１２ａ：傾斜部
１３，１３ａ：開口
１５，１５ａ：被凝固層
２０，２０ａ：パッド基材
３０：両面テープ
４０，４０ａ：成膜基材
４１ａ：裏面
５０：凝固液供給装置
５１：スリット
６０：押型
６１：面
７０：凝固浴
ＬＱ：凝固液
Ｓｆ，Ｓｆａ：被支持面
Ｓｐ，Ｓｐａ：研磨面

Claims (4)

1. 平面視で円形を成す弾性樹脂シートの一方側の面を研磨面とし、他方側の面を被支持面とする研磨パッドであって、
   前記弾性樹脂シートの内部には、前記被支持面から前記研磨面に向かって伸びる細長い気泡が複数形成され、
   それぞれの前記気泡は、少なくとも前記研磨面の近傍において、前記研磨面に対して傾斜するように形成された傾斜部を有しており、
   前記研磨面に対し垂直な方向に沿って見た場合において、前記傾斜部が伸びる方向と、当該傾斜部の位置における前記弾性樹脂シートの周方向とが成す角度を第一角度としたときに、全ての前記気泡は、それぞれの前記第一角度が互いに略同一となるように形成されていることを特徴とする研磨パッド。
2. 平面視で円形を成す弾性樹脂シートの一方側の面を研磨面とし、他方側の面を被支持面とする研磨パッドの形成方法であって、
   樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程と、
   前記樹脂溶液を、平面視で円形を成す成膜基材の一方側の面に塗布することで、被凝固層を形成する塗布工程と、
   前記被凝固層の表面に対して凝固液を接触させ、前記被凝固層を凝固させる凝固工程と、を有し、
   前記凝固工程においては、前記被凝固層の表面のうち前記凝固液と接触している位置が、時間の経過とともに前記被凝固層の半径方向又は周方向に沿って移動することを特徴とする研磨パッドの形成方法。
3. 前記凝固工程においては、前記成膜基材を回転させながら、前記被凝固層の表面の一部に対して前記凝固液を接触させることを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッドの形成方法。
4. 前記凝固工程においては、前記凝固液の液面に対して前記被凝固層を対向させ、前記被凝固層の中央部が突出するように前記成膜基材を変形させた状態で、
   前記被凝固層を、前記凝固液に対して前記中央部から浸漬させることを特徴とする、請求項２に記載の研磨パッドの形成方法。

Images