JP2018122427A

JP2018122427A - 研磨パッドの製造方法

Info

Publication number: JP2018122427A
Application number: JP2017019062A
Authority: JP
Inventors: 谷　泰弘; Yasuhiro Tani; 泰弘谷; 宙治桐野; Chuji Kirino
Original assignee: CRYSTAL KOGAKU KK; Ritsumeikan Trust; Crystal Optics Inc
Current assignee: CRYSTAL KOGAKU KK; Ritsumeikan Trust; Crystal Optics Inc
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2018-08-09

Abstract

【課題】研磨効率に優れた不織布にエポキシ樹脂を含む液状樹脂を含浸・硬化させて形成した基材を有する研磨パッドの製造方法を提供する。【解決手段】ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、セルロース繊維あるいはナイロン繊維からなる不織布３にエポキシ樹脂を主成分とする液状樹脂を含浸・硬化させて形成した基材２を有し、工作物との間に研磨剤を含有するスラリーを供給しながら前記工作物を工具基準面に沿って相対的に移動させて前記工作物を研磨する研磨パッド１の製造方法であって、前記基材２を形成する液状樹脂に用いられるエポキシ樹脂が、エポキシ当量１５０〜３００であるとともに１０〜２０％の芳香族炭化水素により希釈されたビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型の主剤と活性水素当量（アミン当量）が２００〜５００である硬化剤からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、工作物との間に研磨材を含有するスラリーを供給しながら前記工作物を相対的に移動させて工作物を研磨する研磨パッドの製造方法に関するものである。

従来、レンズ、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、ハードディスク用ガラス基板、アルミ基板等の高度な平滑度及び平坦度などの形状精度が要求される被研磨物では、工作物との間に研磨材を含有するスラリーを供給しながら前記工作物を工具基準面に沿って相対的に移動させて工作物を研磨する研磨パッドを用いた研磨加工が行われている。

これらの研磨加工を行うために用いる研磨パッドとしては、例えば、ウレタン樹脂製の多孔質研磨パッド、繊維を絡合して構成した織布タイプあるいは不織布タイプの繊維基材にポリウレタン樹脂を含浸して硬化させたウレタン含浸不織布タイプの研磨パッド（例えば、特許文献１参照）、繊維により構成される不織布や樹脂フィルムからなる基材上にウレタン樹脂溶液を塗布し、これを凝固処理して多数の気泡を有する多孔質の銀面層を形成し、該銀面層の表面を研削して多孔質の研磨層であるナップ層を形成したスエードタイプの研磨パッド（例えば、特許文献２参照）、メッシュ状の繊維を１層あるいは複数層重ねた基材にウレタン樹脂を含浸したメッシュタイプの研磨パッド、織布の基材に短い繊維を植毛しこれにウレタン樹脂を含浸した植毛タイプの研磨パッド等がこれまで用いられているが、特許文献１のように不織布の繊維基材にポリウレタン樹脂を含浸して硬化させた不織布タイプの研磨パッドや特許文献２のように繊維基材上にウレタン樹脂で形成されるナップ層を設けたスエードタイプの研磨パッド等の従来の研磨パッドは必ずしも研磨能率が高いとはいえなかった。

そこで、例えば特開２００４−３１１７３１号公報、特開２０１５−１２７０９４号公報などに実質的に非発泡である樹脂により有機繊維を固定し、研磨作業中におけるパッド表面は、有機繊維の露出した状態を呈し、スラリー状態で供給される研磨剤中の粒子の保持機能を有する研磨用パッドが提示されている。

特開平１０−２４９７３７号公報特開２０１０−１４９２５９号公報特開２００４−３１１７３１号公報特開２０１５−１２７０９４号公報

しかしながら、このような研磨パッドの分野では、研磨時間を短縮して製造効率を高めるために、研磨能率と増加と仕上げ面粗さの向上など更なる研磨特性の向上が求められている。

本発明は、更に研磨効率に優れた不織布にエポキシ樹脂を含む液状樹脂を含浸・硬化させて形成した基材を有し、工作物との間に研磨剤を含有するスラリーを供給しながら前記工作物を工具基準面に沿って相対的に移動させて前記工作物を研磨する研磨パッドの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、セルロース繊維あるいはナイロン繊維からなる不織布にエポキシ樹脂を主成分とする液状樹脂を含浸・硬化させて形成した基材を有し、工作物との間に研磨剤を含有するスラリーを供給しながら前記工作物を工具基準面に沿って相対的に移動させて前記工作物を研磨する研磨パッドの製造方法であって、前記基材を形成する液状樹脂に用いられるエポキシ樹脂が、エポキシ当量１５０〜３００であるとともに１０〜２０％の芳香族炭化水素により希釈されたビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型の主剤と活性水素当量（アミン当量）が２００〜５００である硬化剤からなることを特徴とする。

殊に、本発明は、従来の液状樹脂として用いられるエポキシ樹脂の希釈剤としてＭＥＫ（メチルエチルケトン）やＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の溶剤を用いているのに対して水分を含まず揮発性に優れカップリング性を有する芳香族炭化水素を用いることにより不織布への浸透性を高め均質に砥粒保持を向上させて研磨特性を上昇させる。芳香族炭化水素としてはキシレン、ベンゼン、トルエンのような揮発性に優れてカップリング性を有するものが使用可能であり、また、本発明において、前記不織布に含浸、硬化させて基材を形成するための液状樹脂におけるエポキシ樹脂の重量が前記不織布の重量の１．０〜２．２であると好ましく、前記エポキシ樹脂を主成分とする液状樹脂を含浸、硬化させて形成する基材において使用される不織布がニードルパンチ法により製造された不織布で、その繊維密度が０．１６〜０．２２ｇ／ｃｍ^３で、直径１０〜５０μｍの繊維により形成されているとともに気孔率が３０〜５０％であるとよい。繊維密度の低い不織布を使用する場合にはこれを垂直方向に圧縮して、繊維密度を０．１６〜０．２２ｇ／ｃｍ^３の範囲におさまるようにすることが望ましい。このように圧縮した不織布に樹脂を含浸させる。エポキシ樹脂主剤をＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）に溶解させたものを不織布上に塗布し、これを純水の浴中に浸漬させて予備硬化させ、これにカチオン重合触媒や硬化剤を加えて完全硬化させることで均質な樹脂含浸を行うことができる。

更に、本発明において、前記エポキシ樹脂を主成分とする樹脂に混合される樹脂がウレタン樹脂であって、そのウレタン樹脂の主剤がＭＯＣＡ配合量１０〜３０ｐｈｒのエーテル系ポリウレタンであるとよく、更に、前記エポキシ樹脂を主成分とする樹脂に混合される樹脂がウレタン樹脂であってエポキシ樹脂とウレタン樹脂の割合が１：１．５〜１：３の範囲にあると好ましい。

更にまた、本発明において、前記基材を形成する不織布に含浸・硬化させた液状樹脂がエポキシ樹脂とウレタン樹脂の混合樹脂であるとともに前記液状樹脂の樹脂量が不織布の重量の０．８〜１．２の範囲にあることが好ましい。

本発明によると、従来のエポキシ樹脂を含む樹脂を硬化させた基材または不織布にエポキシ樹脂を主成分とする樹脂を含浸、硬化させた基材を有する研磨パッドに比べて水系のスラリーとの親和性が高まり、研磨パッド上のスラリー保持を効果的に作用させ、研磨に寄与する研磨剤（砥粒）が増加することにより研磨特性が大きく向上する極めて研磨効率に優れた研磨パッドの製造方法を提供することができる。

本発明により製造される研磨パッドの実施の形態を示す斜視図。実施例１及び比較例１についての樹脂の種類と仕上げ面粗さの関係図。実施例２及び比較例１についての樹脂における希釈剤の種類と仕上げ面粗さの関係図。親水性樹脂（エポキシ樹脂）と疎水性樹脂（ウレタン樹脂）を２段含浸した不織布研磨パッドの断面概略図。実施例３における含浸樹脂重量と不織布重量の比率と仕上げ面粗さの関係図。実施例５における混合するウレタン樹脂のＭＯＣＡ配合量と仕上げ面粗さの関係図。実施例６におけるウレタン樹脂とエポキシ樹脂の配合割合と仕上げ面粗さの関係図。

次に、本発明である研磨パッドの製造方法についてその一例である基材としてエポキシ樹脂製の研磨パッドを用いた実施の形態に基づき説明する。

図１は本発明である製造方法により製造されて回転式の研磨台に取り付けられて使用される不織布研磨パッドの好ましい実施の形態を示すもので、研磨パッド１は基材２としてポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、セルロース繊維あるいはナイロン繊維からなる不織布３にエポキシ樹脂を主成分とする液状樹脂を含浸・硬化させて形成される。

特に、本実施の形態では、前記基材２を形成する液状樹脂に用いられるエポキシ樹脂が、エポキシ当量１５０〜３００であるとともに１０〜２０％の芳香族炭化水素により希釈されたビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型の主剤と活性水素当量（アミン当量）が２００〜５００である硬化剤から製造される点が特徴である。

エポキシ樹脂の主剤のエポキシ当量が小さいほど、主剤の粘度は低下して使用しやすくなり、かつ親水基のエポキシ基の間隔が短くなり、研磨パッドの親水性が強くなり、親水性砥粒を保持しやすくなるが、エポキシ当量が１５０以下になると基材２の硬度が高くなりすぎて研磨時に研磨パッドが変形しないため工作物との接触面積が減るため研磨特性が低下する。一方、主剤のエポキシ当量が３００以上になるとエポキシ基の間隔が大きくなり親水性が低下して砥粒の保持が悪くなって研磨特性が低下するばかりか主剤が高粘度となり、扱いにくくなる。

また、使用する主剤となるエポキシ樹脂はビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型が好ましい。ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型は脂肪族型などのエポキシ樹脂と異なり分子が整列して硬化することにより親水基の間隔が狭くなって研磨特性が向上する。不織布研磨パッドの場合は不織布に樹脂を含浸するという工程を用いるため、上述のようなＤＭＦを用いた湿式含浸ではない乾式含浸を均質に行うためには樹脂の粘度が１〜２００Ｐ程度の低粘度を持っていることが望ましい。液状樹脂であってもガートナーホルト法で表示しなければいけないような樹脂の場合には温度を８０〜１２０℃にあげて粘度を下げてから含浸を行う必要がある。しかし、こうした液状樹脂は温度による粘度変化が大きく、均質な含浸が難しい。そこで、各種希釈剤を用いて常温での粘度を低下させる。

具体的なエポキシ樹脂主剤としては、たとえば特許文献３に示されている三菱化学株式会社製のｊＥＲ８３４（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量２３０〜２７０、粘度Ｐ−Ｕ（４）ガードナーホルト、常温で半固形状であるため扱いにくい）、ｊＥＲ８１１（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量１８１〜１９１、粘度９〜１３（Ｐ／２５℃）、常温で液状）、ｊＥＲ８２５（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量９０〜１１０、粘度４０〜７０（Ｐ／２５℃）、常温で液状）、ｊＥＲ８２７（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量１７０〜１８０、粘度９０〜１００（Ｐ／２５℃）、常温で液状）、ｊＥＲ８２８（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量１８４〜１９４、粘度１２０〜１５０（Ｐ／２５℃）、常温で液状）、ＡＤＥＫＡ製のＥＰ−４１００（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量１９０、粘度１３（Ｐ／２５℃）、常温で液状）、ＥＰ−４４００（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量２００、粘度１２０〜１５０（Ｐ／２５℃）、常温で液状）、ＥＰ−４５２０Ｓ（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量２００、常温で液状）、ＥＰ−４９０１（ビスフェノールＦ型、エポキシ当量１７０、粘度１（Ｐ／２５℃）、常温で液状）などを用いることができる。主剤に含まれる水分は硬化の際に親水性を低下させるため、水分を含んでいる場合には揮発性の溶剤で置換するか、主剤を使用前に乾燥し除去することが望ましい。「ｊＥＲ」は登録商標。

特に、不織布３に含浸、硬化させる液状のエポキシ樹脂として１０〜２０％の芳香族炭化水素により希釈されたものを用いることにより前記従来の液状樹脂として用いられるエポキシ樹脂の希釈剤として用いられているＭＥＫ（メチルエチルケトン）やＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の溶剤よりも水分を含まず揮発性に優れカップリング性を有する芳香族炭化水素を用いることにより不織布への浸透性を高めることが可能となり研磨時における均質な砥粒保持を向上させて研磨特性を上昇させる。

芳香族炭化水素の具体例として、キシレン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。キシレンの異性体のうち、パラキシレンはポリエステル繊維に対する濡れ性が高く、ポリエステル繊維からなる不織布の場合は浸透性が高い。このため不織布繊維に対して均質にエポキシ樹脂が塗布でき、繊維による砥粒保持の効果を高め、研磨能率を向上させる。

更にまた、硬化剤を使用すると親水基であるエポキシ基の間隔を広げることになり研磨特性を低下させることになるので好ましくない。そのためルイス酸等のカチオン重合触媒を使用して硬化することが望ましい。カチオン重合触媒の場合も硬化後に樹脂内に残留するが、その添加量は０．５〜５％と少ないため、親水性を低下させることが少ない。硬化剤を使用する場合には硬化剤としては活性水素当量（アミン当量）が２００〜５００である硬化剤を用いることが好ましい。活性水素当量の小さいものは親水基の間隔が狭く本来好ましいが、活性水素当量が小さくなるほど硬化物の硬度は高くなり、上述のように硬化した研磨パッドの硬度が高くなり研磨時にも変形しないため工作物との接触面積が減り研磨特性が低下する。基材１であるエポキシ樹脂としてエポキシ当量１５０〜３００のエポキシ樹脂を用い、硬化剤として活性水素当量（アミン当量）が２００〜５００のものを用いることで適度の硬度を有する研磨パッドを形成することができる。硬化剤の活性水素当量が２００以下の場合は硬度の高い研磨パッドとなり、研磨時にも変形しないため工作物との接触面積が減り研磨特性が低下する。硬化剤の活性水素当量が５００以下の場合は研磨パッドの硬度が低くなりすぎて、研磨パッドが工作物に密着してスラリーが間に侵入しにくくなり研磨能率が低下する。また、硬化剤の活性水素当量が５００以下の場合は親水基の間隔が広くなりすぎて研磨パッドの親水性が低下して、やはり研磨能率が悪くなる。活性水素当量が２００〜５００の適当な硬化剤がない場合には複数の硬化剤を使用してその平均値がこの範囲に存在するようにすることが望まれる。

具体的なカチオン重合触媒としては、たとえばルイス酸等を含む従来周知の物質を用いることができ、たとえば三新化学製のカチオン重合開始剤サンエイドＳＩ８０Ｌあるいは１００Ｌ等の液状のものを用いることができる。

具体的な硬化剤としては、例えばＨｕｎｔｓｍａｎ社製Ｄ８００（活性水素当量２１０）やＤ１２００（活性水素当量２９０）、三菱樹脂製のＦＬ５１（活性水素当量２４５〜２８５）やＦＬ０５２（活性水素当量２１６〜２３６）を用いることができる。Ｈｕｎｔｓｍａｎ社製のＤ２３０（活性水素当量６０）とＤ２０００（活性水素当量５１４）を混合して平均の活性水素当量を２００〜５００の範囲にすることもできる。

また、上記エポキシ当量が１５０〜３００の範囲にあるビスフェノールＡ型あるいはＦ型のエポキシ樹脂主剤に対して、エポキシ当量が範囲外の三菱樹脂製ｊＥＲ１０００１（ビスフェノールＡ型、エポキシ当量４５０〜５００、常温で高粘度液状）などを混合したり、三菱樹脂製ＹＥＤ２１６Ｍ（反応性希釈剤、エポキシ当量１４０〜１６０）やＡＤＥＫＡ製ＥＰ−４０００（鎖状・脂環式、エポキシ当量３２０）、ＤＩＣ製ＨＰ−４７００（ナフタレン型、エポキシ当量１６０〜１７０）などの他のタイプのエポキシ樹脂を混合して使用することもできるが、いずれも場合もエポキシ当量が１５０〜３００の範囲にあるビスフェノールＡ型あるいはＦ型のエポキシ樹脂主剤の割合が６割以上となることが望ましい。

更に、本実施の形態では、前記不織布に含浸、硬化させて基材を形成するための液状樹脂におけるエポキシ樹脂の重量が前記不織布の重量の０．８〜２．２とし、製造された不織布研磨パッドの気孔率を３０〜５０％とすることが好ましい。この範囲が研磨パッドの親水性が高く、スラリーの吸液もなく有効に砥粒が作用し、気孔部からの砥粒の掃き出し作用に優れ作用砥粒数が増加して研磨特性が向上する。

加えて、本発明において、前記エポキシ樹脂を主成分とする液状樹脂を含浸、硬化させて形成する基材において使用される不織布がニードルパンチ法により製造された不織布で、その繊維密度が０．１６〜０．２２ｇ／ｃｍ^３で、直径２０〜８０μｍの繊維により形成されているとよい。

ニードルパンチ法で製作された不織布は他のスパンボンド法等で製造された不織布と異なり、板厚方向に配合した繊維が多く、圧縮率が低くなる。圧縮率の高い不織布は研磨のように加重が作用して使用される場合徐々にクリープ特性が悪くなり、研磨時間とともに研磨特性が変化するため好ましくない。圧縮率として１０％以下のものが望ましい。繊維密度が０．１６ｇ／ｃｍ^３以下の不織布は表面の繊維間隔が広くなりすぎて、研磨能率は高くなるが、仕上げ面粗さは悪いものとなる。このため圧縮して繊維密度を０．１６〜０．２２ｇ／ｃｍ^３にして使用することが望ましい。繊維密度が０．２２ｇ／ｃｍ^３以上の場合には表面の繊維間隔が小さくなりすぎて仕上げ面粗さは優れたものとなるが、研磨能率は低いものとなる。研磨パッドの評価はその研磨パッドを使用して得られる研磨能率を仕上げ面粗さで割った値で評価されるが、この値は繊維密度が０．１６〜０．２２ｇ／ｃｍ^３の場合に最も高いものとなる。不織布の直径が１０μｍ以下の場合には研磨時における砥粒の保持量が十分でなく、５０μｍを超えると不織布繊維の間隔が開き過ぎて研磨時に砥粒間隔が広くなり良好な研磨面を形成することができない。

また、本発明は前記エポキシ樹脂単独でなくエポキシ樹脂を含む混合樹脂においても良好な研磨パッドを製造することができ、混合する樹脂として可撓性の高いウレタン樹脂が選択される。

特に、ウレタン樹脂の主剤がＭＯＣＡ配合量１０〜３０ｐｈｒのエーテル系ポリウレタンであるとよく、エポキシ樹脂とウレタン樹脂の割合が１：１〜４：１の範囲にあるとよい。

エーテル系のポリウレタンはエステル系やカルボキシル基系のポリウレタンに比べて親水性に優れるためエポキシ樹脂との親和性がよく、相溶性に優れた均質な研磨パッドを得ることができる。エーテル系のポリウレタンとしては、例えば三井化学製Ｕ５１（ＰＰＧ系、ＭＯＣＡ配合量２２ｐｈｒ）やＵ６２（ＰＰＧ系、ＭＯＣＡ配合量１２ｐｈｒ）、Ｌ２１３（ＰＴＭＥＧ系、ＭＯＣＡ配合量２８ｐｈｒ）などが挙げられる。

また、エポキシ樹脂とウレタン樹脂の割合が１：１〜４：１の範囲にあると砥粒の保持が良好でマトリックス部からのポンピング作用に優れ、優れた研磨特性を発揮することができる。

本発明の異なる実施の形態は、図１に示した不織布３にエポキシ樹脂を硬化成形できる硬化剤であるアミド系硬化剤の混合物を用いて含浸・硬化させた研磨パッドの製造方法である。

更に詳しく説明すると、本実施の形態は、例えばポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、セルロース繊維あるいはナイロン繊維で形成される不織布３にエポキシ樹脂と硬化剤の混合物を含浸させて硬化させて製造するが、これに限定されるものではなく、従来公知の種々の方法を用いることができる。

主剤とカチオン重合触媒あるいは主剤と当量配合した硬化剤を混合し、この混合液を不織布に所定の割合で圧力をかけて含浸させ、それを電気炉内で１００〜１５０℃に所定時間保持して含浸した樹脂を硬化させ、製品とする。

実施例１では硬化剤を三菱樹脂製ＦＬ０５２に固定し、複数のタイプの各種のエポキシ当量を持つ三菱樹脂製、ＡＤＥＫＡ製、ＤＩＣ製の主剤と混合し、この混合液をニードルパンチ法で製造されたポリエステル繊維の繊維密度０．１８ｇ／ｃｍ^３、繊維径１８μｍの不織布に含浸させ密度０．５８のエポキシ樹脂不織布研磨パッドを作成し、これを用いてソーダガラス、サファイア、ＳＩＣ（シリコンカーバイド）など硬脆材料の片面研磨を行った。

図２はその際得られた研磨能率をニッタハース製のウレタン樹脂不織布研磨パッドＳＵＢＡ８００の研磨能率により正規化してプロットしたものである。タイプとしてはビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、その他のもの（鎖状・脂環式）を使用した。ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型のものはその他のもの（鎖状・脂環式）に比較して研磨能率が高く、特に、ビスフェノールＡ型およびビスフェノールＦ型であってもエポキシ当量が１５０〜３００の範囲にあるものが優れていることが確認された。この際低粘度のエポキシ樹脂は含浸が均質に行え、同じエポキシ当量を持つ主剤よりも若干高い研磨能率を示した。

エポキシ樹脂主剤を三菱樹脂製ｊＥＲ８３４に固定し、これを種々の希釈剤で希釈した後、硬化剤の三菱樹脂製ＦＬ０５２を加えた混合液をニードルパンチ法で製造されたポリエステル繊維の繊維密度０．１８ｇ／ｃｍ^３、繊維径１８μｍの不織布に含浸させ密度０．５８のエポキシ樹脂不織布研磨パッドを作成し、これにコロイダルシリカの研磨材を供給してサファイアの片面研磨を行った。希釈剤として三菱樹脂製の反応性希釈剤ＹＥＤ２１６Ｍ、アセトン、エタノール、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、キシレン、ベンゼン、トルエンを用いた。

図３はその際得られた研磨能率をニッタハース製のウレタン樹脂不織布研磨パッドＳＵＢＡ８００の研磨能率により正規化してプロットしたものである。キシレン、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素で希釈した場合に優れた研磨能率を示した。特にキシレンを用いた場合に最も優れた結果となった。また反応性希釈剤を用いた場合に最も低い研磨能率となっている。これは反応性希釈剤を用いると、これが硬化樹脂の中に残留するため、親水性のエポキシ基の間隔が広くなり、研磨パッドの親水性が低下した結果である。またアセトン、エタノール、ＩＰＡ、ＭＥＫなど水分を含む希釈剤の場合は、浸透性が高まり揮発して樹脂内には残留しないが、水分が樹脂の硬化時に悪影響を与えて親水基の割合が減少してしまうためである。これらに対して芳香族炭化水素で希釈した場合は樹脂内に残留せずまた水分の影響がないため親水性の高い研磨パッドを製造することが可能になる。特にキシレンの場合はポリエステル繊維からなる不織布と濡れ性が高いため、エポキシ樹脂が均質に繊維に塗布され、高い研磨能率を示す。

エポキシ樹脂主剤（ＡＤＥＫＡ製ＥＰ−４５２０Ｓ）と硬化剤（三菱樹脂製ＦＬ０５２）の混合液をニードルパンチ法で製造されたポリエステル繊維の繊維密度０．１８ｇ／ｃｍ^３、繊維径１８μｍの不織布に含浸させ密度０．５８のエポキシ樹脂不織布研磨パッドを作成し、これにコロイダルシリカの研磨材を供給してサファイアの片面研磨を行った。その際含浸樹脂重量／不織布重量を０．５〜２．７５の範囲で変化させた。また、含浸樹脂をエポキシ樹脂単独とした場合とエポキシ樹脂とウレタン樹脂を１：２の割合で混合した樹脂とした場合の実験を行った。エポキシ樹脂とウレタン樹脂の組合せは親水性の高い樹脂と低い樹脂の組合せであり、エポキシ樹脂同士でもビスフェノール型樹脂とそれ以外の樹脂の組合せでも似たような効果は期待できるが、エポキシ樹脂同士の場合は親和性が高すぎて繊維の表面に親水性の低いエポキシ樹脂が残留し、研磨能率を低下させる。エポキシ樹脂とウレタン樹脂の場合は、まずエポキシ樹脂を含浸させ、不織布繊維の表面を親水性の高いエポキシ樹脂で覆い、その後親水性の低いウレタン樹脂を含浸させることで、ウレタン樹脂とエポキシ樹脂の親和性が低いためにウレタン樹脂はエポキシ樹脂で覆われた不織布繊維の上には塗布されず、繊維間の空間に含浸される。このことにより図４に示すように親水性の高い繊維表面で砥粒を保持し、親水性の低いマトリックス部から砥粒の掃き出し作用（ポンピング作用）により作用砥粒数の多い状態で研磨能率の高い加工が実現される。エポキシ樹脂とウレタン樹脂を混ぜて塗布した場合にはこのような効果は期待できない。またウレタン樹脂として疎水性の強いエステル系やカルボキシル系のものを使用した場合にはエポキシ樹脂とウレタン樹脂間の密着性が悪く、磨耗の多い研磨パッドとなるため、ウレタン樹脂としてはエーテル系のものが望ましい。

図５はその際得られた研磨能率をニッタハース製のウレタン樹脂不織布研磨パッドＳＵＢＡ８００の研磨能率により正規化してプロットしたものである。いずれの場合も含浸樹脂重量／不織布重量が１〜２．２の範囲内で高い研磨能率が得られている。またエポキシ樹脂を単独で含浸させるよりもビスフェノール型のエポキシ樹脂とエーテル系のウレタン樹脂を２段含浸させた不織布のほうがより高い研磨能率を示している。

含浸させる不織布の繊維径を５〜７０μｍと変化させ、エポキシ樹脂の含浸量を変えて研磨パッドの気孔率を２０〜７０％と変化させたエポキシ樹脂不織布研磨パッドを作成し、これにコロイダルシリカの研磨材を供給してサファイアの片面研磨を行った。この時エポキシ樹脂の主剤としてはＡＤＥＫＡ製ＥＰ−４５２０Ｓを、硬化剤には三菱樹脂製ＦＬ０５２を使用した。繊維径や気孔率は目標としたもので、実際の不織布研磨パッドは繊維径や気孔率に１割程度の誤差を持っている。不織布の繊維密度としては０．１６ｇ／ｃｍ^３のものを使用した。

［表１］に実施例４により得られた気孔率と不織繊維径を変化させたときの研磨能率をニッタハース製のウレタン樹脂不織布研磨パッドＳＵＢＡ８００の研磨能率により正規化して示した。

［表１］から不織布繊維径１０〜５０μｍの繊維を使用し気孔率を３０〜５０％としたときに高い研磨能率を示すことが分かる。

エポキシ樹脂の主剤にＡＤＥＫＡ製ＥＰ−４５２０Ｓを、エポキシ樹脂の硬化剤としては三菱樹脂製ＦＬ０５２を使用し、この混合液をニードルパンチ法で製造されたポリエステル繊維の繊維密度０．１８ｇ／ｃｍ^３、繊維径１８μｍの不織布に含浸させた後、三井化学製の各種ウレタン樹脂主剤とイハラケミカル工業製ウレタン樹脂硬化剤イハラキュアミンＭＴの混合液を前記不織布に含浸・硬化させた。ウレタン樹脂とエポキシ樹脂の割合は２：１とした。この時製造した不織布にコロイダルシリカの研磨材を供給してサファイアの片面研磨を行った。使用したウレタン樹脂主剤のＭＯＣＡ配合量を８〜４０の範囲で変化させた。

図６はその際得られた研磨能率をニッタハース製のウレタン樹脂不織布研磨パッドＳＵＢＡ８００の研磨能率により正規化してプロットしたものであり、図６からエーテル系ウレタン樹脂がカルボキシル系ウレタン樹脂やエステル系ウレタン樹脂に比較して優れていること、また、ＭＯＣＡ配合量としては１０〜３０ｐｈｒのものが望ましいことが分かる。

エポキシ樹脂の主剤をＡＤＥＫＡ製ＥＰ−４５２０Ｓに、エポキシ樹脂の硬化剤としては三菱樹脂製ＦＬ０５２に固定し、これに混合するウレタン樹脂主剤のＭＯＣＡ配合量１２の三井化学製Ｕ６２とした際に密度０．６の不織布研磨パッドを形成した。

この実施例６における、エポキシ樹脂とウレタン樹脂の混合割合を変化させた時の研磨能率をニッタハース製のウレタン樹脂不織布研磨パッドＳＵＢＡ８００の研磨能率により正規化してプロットしたものを図７に示す。

図７からウレタン樹脂／エポキシ樹脂の比を１．５〜３にした際に高い研磨能率が得られることが分かる。

１研磨パッド、２基材、３不織布

Claims

ポリエステル繊維あるいはナイロン繊維からなる不織布にエポキシ樹脂を主成分とする液状樹脂を含浸・硬化させて形成した基材を有し、工作物との間に研磨剤を含有するスラリーを供給しながら前記工作物を工具基準面に沿って相対的に移動させて前記工作物を研磨する研磨パッドの製造方法であって、
前記基材を形成する液状樹脂に用いられるエポキシ樹脂が、エポキシ当量１５０〜３００であるとともに１０〜２０％の芳香族炭化水素により希釈されたビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型の主剤と活性水素当量（アミン当量）が２００〜５００である硬化剤からなることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
前記不織布に含浸、硬化させて基材を形成するための液状樹脂におけるエポキシ樹脂の重量が前記不織布の重量の１．０〜２．２とし、製造された研磨パッドの気孔率を３０〜５０％としたことを特徴とする請求項１記載の研磨パッドの製造方法。
前記エポキシ樹脂を主成分とする液状樹脂を含浸、硬化させて形成する基材において使用される不織布はニードルパンチ法により製造された不織布で、その繊維密度が０．１６〜０．２２ｇ／ｃｍ^３で、直径１０〜５０μｍの繊維により形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の研磨パッドの製造方法。
前記基材を形成する液状樹脂がエポキシ樹脂とウレタン樹脂の混合樹脂であるとともにそのウレタン樹脂の主剤がＭＯＣＡ配合量１０〜３０ｐｈｒのエーテル系ウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッドの製造方法。
前記基材を形成する液状樹脂がエポキシ樹脂とウレタン樹脂の混合樹脂であるとともにその混合樹脂のエポキシ樹脂とウレタン樹脂の混合割合が１：１．５〜１：３の範囲にあることを特徴とする請求項１または２記載の研磨パッドの製造方法。
前記基材を形成する不織布に含浸・硬化させた液状樹脂がエポキシ樹脂とウレタン樹脂の混合樹脂であるとともに前記液状樹脂の樹脂量が不織布の重量の１．０〜２．２の範囲にあることを特徴とする請求項１，２または３記載の研磨パッドの製造方法。