JP2019084589A - 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨特性の変化を抑制し、研磨レートが高い状態で安定した研磨パッドを提供する。【解決手段】研磨パッドの研磨層１０１は、混合ポリウレタン樹脂１１０と、中空微粒子１１１とを含む。上記混合ポリウレタン樹脂１１０は、基材１０２にコーティングされる。上記混合ポリウレタン樹脂１１０は、第１の１００％モジュラス値を有する第１ポリウレタン樹脂１１０ａ及び第２の１００％モジュラス値を有する第２ポリウレタン樹脂１１０ｂを含む。上記第１の１００％モジュラス値及び上記第２の１００％モジュラス値は、１５．０ＭＰａ以下である。上記第２の１００％モジュラス値は、上記第１の１００％モジュラス値よりも低い。上記第１の１００％モジュラス値と上記第２の１００％モジュラス値との差は、２．０ＭＰａ以上である。上記中空微粒子１１１は、熱可塑性樹脂からなる外殻を有し上記混合ポリウレタン樹脂１１０中に分散される。【選択図】図１

Description

本発明は、研磨パッド及び研磨パッドの製造方法に関する。

研磨パッドの中に、硬質ポリウレタン樹脂からなる硬質研磨パッドと、軟質ポリウレタン樹脂からなる軟質研磨パッドがある。硬質研磨パッドは、粗研磨等に利用され、軟質研磨パッドは仕上げ研磨等に利用される。

一方、軟質研磨パッドは、例えば、湿式凝固法により作製される（例えば、特許文献２参照）。例えば、軟質ポリウレタン樹脂をＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）等の極性溶媒に溶解させた粘体が基材上にコーティングされ、この粘体を水に接触させることにより粘体から極性溶媒が除去される。これにより、基材上で樹脂が凝固し、軟質研磨パッドが形成される。このような手法で形成された研磨パッドにおいては、極性溶媒が水浴中で水によって置換されるため、ポリウレタン樹脂中に涙型状の空隙が形成される。

特開２０１２−１０１３３９号公報

しかしながら、湿式凝固法で製造された研磨パッドにおいては、特有の涙型状の空隙のため、研磨パッドの摩耗に伴って研磨面における開孔形状が経時によって拡大し、研磨特性が変化するおそれがある。さらに、その研磨レートについては、より高くまた、安定することが望まれている。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、研磨特性が研磨パッドの摩耗に伴って変化することを抑制し、研磨レートが高い状態で安定した研磨パッドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る研磨パッドは、基材と、研磨層とを具備する。上記研磨層は、混合ポリウレタン樹脂と、中空微粒子とを含む。上記混合ポリウレタン樹脂は、上記基材にコーティングされる。上記混合ポリウレタン樹脂は、第１の１００％モジュラス値を有する第１ポリウレタン樹脂及び第２の１００％モジュラス値を有する第２ポリウレタン樹脂を含む。上記第１の１００％モジュラス値及び上記第２の１００％モジュラス値は、１５．０ＭＰａ以下である。上記第２の１００％モジュラス値は、上記第１の１００％モジュラス値よりも低い。上記第１の１００％モジュラス値と上記第２の１００％モジュラス値との差は、２．０ＭＰａ以上である。上記中空微粒子は、熱可塑性樹脂からなる外殻を有し上記混合ポリウレタン樹脂中に分散される。

このような研磨パッドであれば、１００％モジュラス値が低く、１００％モジュラス値がそれぞれ異なるポリウレタン樹脂が混合された混合ポリウレタン樹脂に中空微粒子が添加されるので、空隙の形状が制御され、研磨パッドの摩耗に伴って研磨特性が変化しにくくなる。さらに、上記研磨パッドは、ポリウレタン樹脂が混合されることによりドレス性が向上し、研磨レートが高い状態で安定する。

上記の研磨パッドにおいては、上記研磨層の圧縮弾性率は、６０．０％以上８５．０％以下であってもよい。

このような研磨パッドであれば、研磨パッドが適度な弾性を有し、平坦性が向上する。

上記の研磨パッドにおいては、上記研磨層の圧縮率は、５．０％以下であってもよい。

このような研磨パッドであれば、研磨層の変形を抑制することで研磨特性が変化しにくくなり、研磨対象物にスクラッチを与えず、その研磨レートが向上する。

上記の研磨パッドにおいては、Ａ硬度は、５０．０°以上９０．０°以下であってもよい。

このような研磨パッドであれば、研磨の進行に伴って研磨特性が変化しにくくなり、研磨対象物にスクラッチを与えず、その研磨レートが向上する。

上記の研磨パッドにおいては、上記第１ポリウレタン樹脂と上記第２ポリウレタン樹脂との重量比は、９：１から５：５の範囲にあってもよい。

このような研磨パッドであれば、研磨層の厚さが厚くなっても研磨層中に中空微粒子以外の空隙が発生しにくく、空隙の形状が中空微粒子によって制御され、研磨パッドの摩耗に伴って研磨特性が変化しにくくなる。

上記の研磨パッドにおいては、上記第２の１００％モジュラス値は、２．０ＭＰａ以上であってもよい。

このような研磨パッドであれば、研磨層中に中空微粒子以外の空隙が発生しにくくなり、空隙の形状が中空微粒子によって制御される。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る研磨パッドの製造方法は、第１の１００％モジュラス値を有する第１ポリウレタン樹脂及び第２の１００％モジュラス値を有する第２ポリウレタン樹脂を含み、上記第１の１００％モジュラス値及び上記第２の１００％モジュラス値が１５．０ＭＰａ以下であり、上記第２の１００％モジュラス値が上記第１の１００％モジュラス値よりも低く、上記第１の１００％モジュラス値と上記第２の１００％モジュラス値との差が２．０ＭＰａ以上である混合ポリウレタン樹脂と、熱可塑性樹脂からなる外殻を有する中空微粒子と、溶媒とを含む混合溶液を準備することを含む。上記混合溶液は、基材にコーティングされる。上記混合溶液中の上記溶媒は、除去される。

このような製造方法で製造された研磨パッドであれば、１００％モジュラス値が低く、１００％モジュラス値がそれぞれ異なるポリウレタン樹脂が混合された混合ポリウレタン樹脂に中空微粒子が添加されるので、空隙の形状が制御されると共に、ドレス性に優れ、研磨パッドの摩耗に伴って研磨特性が変化しにくくなる。さらに、上記研磨パッドは、研磨対象物にスクラッチを与えず、ポリウレタン樹脂が混合されることによりドレス性が向上し、研磨レートが高い状態で安定する。

上記の研磨パッドの製造方法においては、上記第２の１００％モジュラス値は、２．０ＭＰａ以上であってもよい。

このような製造方法で製造された研磨パッドであれば、混合ポリウレタン樹脂中に空隙が発生しにくくなり、空隙の形状が中空微粒子によって制御される。

上記の研磨パッドの製造方法においては、上記第１ポリウレタン樹脂と上記第２ポリウレタン樹脂との重量比は、９：１から５：５の範囲にあってもよい。

このような製造方法で製造された研磨パッドであれば、研磨層中に中空微粒子以外の空隙が発生しにくく、空隙の形状が中空微粒子によって制御され、研磨特性が変化しにくくなる。

上記の研磨パッドの製造方法においては、上記混合溶液を３５℃以上５０℃以下の温度で乾燥させてもよい。

これにより、混合溶液の表面に被膜が形成されにくくなり、溶媒が効率よく混合溶液から揮発する。この結果、中空微粒子以外の空隙が形成されにくくなり、空隙の形状が中空微粒子によって制御され、研磨パッドの摩耗による研磨特性の変化を防止することができる。

以上述べたように、本発明によれば、研磨特性が研磨パッドの摩耗に伴って変化することを抑制し、研磨レートが高い状態で安定した研磨パッドが提供される。

図（ａ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００の構成を示す模式的斜視図である。図（ｂ）は、本実施形態にかかる研磨パッド１００の模式的断面図である。図（ｃ）は、本実施形態にかかる研磨パッド１００に含まれる中空微粒子１１１の模式的断面図である。 本実施形態に係る研磨パッド１００の製造方法を示す模式図である。 研磨層１０１の樹脂配合比、物性値及び評価結果を示す表図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

［研磨パッドの構成］

図１（ａ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００の構成を示す模式的斜視図である。図１（ｂ）は、本実施形態にかかる研磨パッド１００の模式的断面図である。図１（ｃ）は、本実施形態にかかる研磨パッド１００に含まれる中空微粒子１１１の模式的断面図である。

図１（ａ）に示すように、研磨パッド１００は、研磨層１０１と、基材１０２を具備する。研磨層１０１は、研磨対象物に当接し、研磨を行う層である。研磨層１０１の表面を研磨面１０１ａとする。研磨層１０１の厚さは、特に限定されないが、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が好適であり、例えば、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下とすることができる。研磨層１０１の構造については後述する。

研磨層１０１は、基材１０２に目止めのためにコーティングされる。基材１０２は、研磨層１０１を支持する。基材１０２は、不織布からなるものとすることができるが、特に限定されず、クッション性を有するものが好適である。基材１０２が不織布のように液体の含浸性を有する場合には、液体の含浸を防止するためのバインダによるコーティングが施されていてもよい。

研磨層１０１は、基材１０２に直接に接合される。研磨層１０１と基材１０２の間には、接着剤等からなる接着層は、設けられないものとする。研磨層１０１と基材１０２の接合は、製造工程において実現することができる。

研磨パッド１００は、基材１０２に貼付された粘着テープ等を介して研磨機に装着され、研磨に利用される。研磨パッド１００の大きさ（径）は、研磨機のサイズ等に応じて決定することができ、例えば、直径数１０ｃｍ以上１ｍ以下とすることができる。なお、研磨パッド１００の形状は、図１（ａ）に示すような円板状に限られず、ローラーの円筒面に貼付可能な帯状等であってもよい。なお、研磨パッド１００は、必ずしも基材１０２を具備するものでなくてもよい。

［研磨層の構成］
図１（ｂ）に示すように、研磨層１０１は、ポリウレタン樹脂１１０と、中空微粒子１１１を含有する。

ポリウレタン樹脂１１０は、研磨層１０１の主構成材料であり、軟質ポリウレタン樹脂からなる。

ポリウレタン樹脂１１０は、混合ポリウレタン樹脂であって、第１ポリウレタン樹脂１１０ａと、第２ポリウレタン樹脂１１０ｂとを含む。ここで、ポリウレタン樹脂とは、例えば、ポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂である。本実施形態では、混合ポリウレタン樹脂を単にポリウレタン樹脂と呼ぶ場合がある。

第１ポリウレタン樹脂１１０ａ及び第２ポリウレタン樹脂１１０ｂのそれぞれは、有機溶媒に可溶なポリウレタン樹脂を利用することができる。第１ポリウレタン樹脂１１０ａ及び第２ポリウレタン樹脂１１０ｂは、市販されているものを利用することも可能であり、例えばＰＸ−５５０（ＤＩＣ株式会社製）を利用することができる。

第１ポリウレタン樹脂１１０ａは、第１の１００％モジュラス値を有する。第２ポリウレタン樹脂１１０ｂは、第１の１００％モジュラス値よりも低い第２の１００％モジュラス値を有する。なお、図１（ｂ）には、第１ポリウレタン樹脂１１０ａ中に、第２ポリウレタン樹脂１１０ｂが分散された様子が示されているが、これは模式図であり、この例に限らない。

ここで、１００％モジュラス値とは、樹脂の硬さを表す指標である。１００％モジュラス値が高い程、硬い樹脂であることを意味し、研磨対象物にスクラッチを与えやすい。一方、１００％モジュラス値が低いほど、軟らかい樹脂であることを意味し、低すぎると研磨対象物の凹凸に追従し、研磨対象物の平坦性が悪くなる。

本実施形態において、第１の１００％モジュラス値及び第２の１００％モジュラス値は、１５．０ＭＰａ以下に設定されている。第１の１００％モジュラス値と第２の１００％モジュラス値との差は、２．０ＭＰａ以上である。第１の１００％モジュラス値及び第２の１００％モジュラス値が１５．０ＭＰａより大きくなると、研磨層１０１が研磨対象物にスクラッチを与える可能性があり好ましくない。但し、第２の１００％モジュラス値は、２．０ＭＰａ以上である。１００％モジュラス値は、ポリウレタン樹脂に含まれる成分又はハードセグメントとソフトセグメントとの比率を調製することなどにより設定される。

また、第１ポリウレタン樹脂１１０ａと第２ポリウレタン樹脂１１０ｂとの重量比（重量部の比）は、９：１から５：５の範囲に調整され、より好ましくは、８：２から５：５の範囲に調整される。

このような重量比により、研磨層１０１の圧縮弾性率が６０．０％以上８５．０％以下に調整される。研磨層１０１の圧縮弾性率が６０．０％以上８５．０％以下になると、研磨パッド全体が適度な弾性を有し、平坦性が向上する。また、研磨層１０１の圧縮率は、５．０％以下に調整される。研磨層１０１の圧縮率が５．０％以下になると、研磨パッドの変形を抑制し研磨特性が変化しにくくなり、研磨対象物にスクラッチを与えず、その研磨レートが向上する。また、研磨パッド１００のＡ硬度は、５０．０°以上９０．０°以下に調整される。研磨パッド１００のＡ硬度が５０．０°以上９０．０°以下になると、研磨対象物にスクラッチを与えにくくなると共に、研磨レートが向上する。

このような特性を有する研磨パッド１００においては、研磨対象物にスクラッチを与えず、ドレス性が向上することで研磨面の開孔が目詰まりしにくくなり、研磨レートの低下を抑制し、研磨レートが高い状態で維持される。

中空微粒子１１１は、ポリウレタン樹脂１１０（混合ポリウレタン樹脂）中に分散されている。図１（ｃ）は、中空微粒子１１１の模式的断面図である。同図に示すように、中空微粒子１１１は、熱可塑性樹脂からなる外殻１１１ａと、外殻１１１ａに囲まれた内部空間１１１ｂを有する。

中空微粒子１１１は、液状の低沸点炭化水素を熱可塑性樹脂の殻で包み、加熱することによって形成されたものとすることができる。加熱によって熱可塑性樹脂が軟化すると共に低沸点炭化水素が気体に変化し、気体の圧力によって熱可塑性樹脂が膨張することにより中空微粒子１１１が形成される。低沸点炭化水素は、例えばイソブタンやペンタン等が用いられる。熱可塑性樹脂は、後述する溶媒に不溶、もしくは、難溶な合成樹脂が好適であり、例えば、ＡＮ（アクリロニトリル）・ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）共重合体、ＭＭＡ（メタクリル酸メチル）・ＡＮ（アクリロニトリル）・ＭＡＮ（メタクリロニトリル）共重合体を利用することができる。

中空微粒子１１１は、市販されているものを利用することも可能である。例えば９２０ＤＥ４０ｄ３０（エクスパンセルシリーズ）を中空微粒子１１１として利用することができる。

中空微粒子１１１の大きさは、特に限定されないが、直径２０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。中空微粒子１１１は、研磨層１０１が研磨によって磨耗すると研磨面１０１ａに露出し、研磨面１０１ａの研磨特性に影響する。研磨層１０１における中空微粒子１１１の含有割合により、研磨層１０１の密度を調整することができる。研磨層の１０１の密度は、０．３０ｇ／ｃｍ^３以上０．６０ｇ／ｃｍ^３以下が好ましい。密度が上記範囲内であると、研磨面の目詰まりによるスクラッチが生じにくくなる。

研磨層１０１において、中空微粒子１１１による球状の空隙が存在し、それ以外の空隙（例えば、ポリウレタン樹脂の発泡による空隙や溶媒の揮発により発生する空隙等）は、ほとんど存在しない。中空微粒子以外の空隙は、大きさが中空微粒子の直径よりも大きな長径を有するもの（例えば、２００μｍより大きなもの）や、形状が半球状、つぶれた球状、楕円体等のものが形成され、大きさや形状にバラつきがある。中空微粒子以外の空隙が研磨層１０１に存在すると、研磨層１０１の厚み方向における空隙の形状が不均一となり、研磨特性が変化するおそれがある。一方、中空微粒子１１１は、形状が制御されているため、研磨パッドの摩耗に伴う研磨特性の変化を防止することが可能である。

研磨層１０１の厚さは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が好適である。研磨層１０１の厚みは、研磨に伴って減少するため、研磨層１０１の厚さが０．３ｍｍ未満であると製品寿命が短くなる。また、研磨層１０１の厚さが２．０ｍｍより大きいと、研磨パッド１００の生産効率が低下すると共にポリウレタン樹脂１１０中に中空微粒子１１１以外の空隙が生じやすくなる。したがって、研磨層１０１の厚さは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が好適である。

［研磨パッドの製造方法］

次に、研磨パッド１００の製造方法について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００の製造方法を示す模式図である。

まず、第１ポリウレタン樹脂１１０ａを溶媒に溶解した樹脂溶液と、第２ポリウレタン樹脂１１０ｂを溶媒に溶解した樹脂溶液とを混合して、図２（ａ）に示すように、混合溶液Ｓを準備する。混合溶液Ｓは、樹脂溶液Ｒ及び中空微粒子１１１を含む。

樹脂溶液Ｒは、第１ポリウレタン樹脂１１０ａ、第２ポリウレタン樹脂１１０ｂ、及び溶媒を含む。第１ポリウレタン樹脂１１０ａ及び第２ポリウレタン樹脂１１０ｂのそれぞれは、例えば、ポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂である。樹脂溶液Ｒにおいて、第１ポリウレタン樹脂１１０ａと、第２ポリウレタン樹脂１１０ｂとの重量比は、９：１から５：５の範囲に調整される。

溶媒は、混合ポリウレタン樹脂を溶解することが可能な溶媒であり、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、酢酸エチル、酢酸メチル、エタノール、メタノール、アセトン、トルエン、またはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等が挙げられる。これらの溶媒は、単独溶媒、または混合溶媒として使用することができる。さらに、溶解度調整のため、樹脂溶液に水が含まれていてもよい。すなわち、樹脂溶液Ｒは、ポリウレタン樹脂が溶媒（もしくは溶媒及び水）に溶解した液体（もしくは、粘体）である。

中空微粒子１１１の外殻１１１ａは、上記溶媒に不溶、もしくは、難溶な合成樹脂からなるものとすることができる。例えば、溶媒がＭＥＫ、トルエン、ＩＰＡ、酢酸メチル、酢酸エチル、メタノール及びエタノールのいずれかを含む溶媒の場合には、外殻１１１ａは、これらの溶媒に難溶なＭＭＡ・ＡＮ・ＭＡＮ共重合体からなるものとすることができる。

樹脂溶液Ｒに中空微粒子１１１を添加し、攪拌することにより、混合溶液Ｓを得ることができる。続いて、混合溶液Ｓを真空脱法又は超音波脱泡する。

続いて、図２（ｂ）に示すように、混合溶液Ｓを基材１０２にコーティングする。研磨パッド１００を製造する製造装置２００は、コータ２０１及び乾燥機２０２を備える。コータ２０１は、製造装置２００に送り出される基材１０２と所定の間隔をあけて配置されている。

基材１０２は、図示しない巻き取り機構によって図中の矢印方向に送り出されている。混合溶液Ｓは、コータ２０１によって基材１０２上にコーティングされる。コータ２０１は、ナイフ状であり、コータ２０１と基材１０２の間隔によって混合溶液Ｓの厚みを調整することができる。基材１０２及びコーティングされた混合溶液Ｓは、乾燥機２０２を通過し、乾燥により混合溶液Ｓ中の溶媒が除去され、研磨層１０１が生成する。

乾燥温度（乾燥機２０２の乾燥空間内の気温）は、３５℃以上５０℃以下が好適であり、例えば、４０℃である。乾燥時間は、６０分である。

溶媒の沸点より高い温度で乾燥させる乾式成膜方法を利用して、例えば、研磨層１０１の厚さを０．３ｍｍ以上に形成する場合、溶媒が除去される前に混合溶液Ｒの表面に被膜が形成される。溶媒の除去は、表面の被膜により阻害され、研磨層１０１中に溶媒がガス状に溜まり空隙が形成される。中空微粒子以外の空隙は、大きさや形状にバラつきがあることで、研磨層中の空隙が不均一となる。その結果、研磨特性が不安定となり、研磨層の厚さが０．３ｍｍ以上を有する研磨パッドを得ることができない。

乾燥温度を３５℃未満とすると、溶媒の除去に長時間（６０分以上）を要し、生産効率が低下する。一方で乾燥温度を５０℃より高くすると、混合溶液Ｓの表面に被膜が形成され、溶媒の揮発が阻害されることにより、混合溶液Ｓ中に空隙が形成される。

乾燥時に混合溶液Ｓ中に空隙が形成されると、研磨層１０１内に中空微粒子１１１以外の空隙が生じることになる。この空隙は、形状が不均一であるため、研磨層１０１内の空隙の分布が不均一となり、研磨パッドの摩耗に伴う研磨特性の変化が生じる。したがって、混合溶液の乾燥温度は３５℃以上５０℃以下が好適である。複数のポリウレタン樹脂を混合して、乾燥固化させた研磨層１０１は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定を行い、得られた分子量分布を解析することにより複数のポリウレタン樹脂が混合され形成されたと判別できる。１つのポリウレタン樹脂を用いた研磨層と、複数のポリウレタン樹脂を混合した研磨層をそれぞれＤＭＦに溶解した試料溶液を作製し、その試料溶液をＧＰＣで測定し、得られた分子量分布を比較することにより、それらが区別される。

基材１０２及び研磨層１０１が積層されたシートは、所定の形状に裁断され、研磨パッド１００が製造される。

なお、軟質ポリウレタン研磨パッドの製造方法として一般的な湿式法では、ポリウレタン溶液は支持体上にコーティングされた後、水浴で凝固し、脱溶剤浴を通し、乾燥される。

湿式法では、ポリウレタン樹脂の溶媒としてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）が利用されるが、ＤＭＦに不溶な中空微粒子は厚い外殻を有し、ポリウレタン樹脂中に涙型発泡が生じやすく、研磨レートが安定しない。

これに対して、本実施形態の中空微粒子１１１の外殻１１１ａは、ポリウレタン樹脂の溶媒に対して不溶もしくは難溶な合成樹脂からなる。中空微粒子１１１の外殻１１１ａをポリウレタン樹脂の溶媒に不溶もしくは難溶な熱可塑性樹脂からなるものとすることにより、涙型発泡が生成せず、空隙の形状を制御することが可能である。さらに、本実施形態によれば、湿式法に比べて製造工程を簡略化することが可能である。

このような製造方法で製造された研磨パッド１００であれば、１００％モジュラス値が低く、１００％モジュラス値がそれぞれ異なるポリウレタン樹脂１１０ａ、１１０ｂが混合された混合ポリウレタン樹脂１１０に中空微粒子１１１が添加される。これにより、空隙の形状が中空微粒子によって制御され、研磨パッドの摩耗に伴って研磨特性が変化しにくくなる。さらに、研磨パッド１００は、研磨対象物にスクラッチを与えず、ポリウレタン樹脂が混合されドレス性が向上することにより研磨面の開孔が目詰まりしにくくなり、その研磨レートが高い状態で維持される。

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本実施形態は、これらの実
施例等に限定されない。

図３は、研磨層１０１の樹脂配合比、物性値及び評価結果を示す表図である。

図３において、１００％モジュラス値、厚み、密度、圧縮率、圧縮弾性率、Ａ硬度、研磨レート、テーバー摩耗量及びエア発生は、以下のようにして求められる。

（１００％モジュラス値）
無発泡の樹脂シートを試験片とし、室温２３±２℃の環境下において該試験片（ポリウレタンの無発泡体）を１００％の伸ばしたとき、すなわち元の長さの２倍に伸ばしたときの引張応力を試験片の初期断面積で除した値を１００％モジュラス値とした。

（研磨層の厚み）
研磨層の断面をＣＣＤで撮像して得られた画像により研磨層の厚みを測定した。なお、同様にして、基材の厚みを測定した。

（研磨層の密度）
研磨層から、試料片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を切り出し、電子天秤（型式メトラ−ＡＪ−１８０）でその質量Ｗ０（ｇ）を測定し、研磨層の断面をＣＣＤで撮像して得られた画像により測定した厚みｔ（ｃｍ）及び質量Ｗ０（ｇ）から、密度（ρ）＝Ｗ０／ｔ／１００（ｇ／ｃｍ^３）により算出した。

（圧縮率及び圧縮弾性率）
圧縮率及び圧縮弾性率は、日本工業規格ＪＩＳ Ｌ １０２１に準拠して求めた。具体的には、室温において無荷重状態から初荷重を３０秒間かけた後の厚さｔ_０を測定し、次に、厚さｔ_０の状態から最終荷重を５分間かけた後の厚さｔ_１を測定した。次いで厚さｔ_１の状態から全ての荷重を取り除き、５分放置（無荷重状態とした）後、再び初荷重を３０秒間加えた後の厚さｔ_０'を測定した。

圧縮率は、圧縮率（％）＝１００×（ｔ_０―ｔ_１）／ｔ_０の式で算出し、圧縮弾性率は、圧縮弾性率（％）＝１００×（ｔ_０'−ｔ_１）／（ｔ_０−ｔ_１）の式で算出した。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ_２、最終圧力は１１２０ｇ／ｃｍ_２であった。

（Ａ硬度）
研磨パッドのＡ硬度は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ ７３１１に準拠して求めた。研磨パッドから試料片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を切り出し、複数枚の試料片を合計の厚さが４．５ｍｍ以上になるように重ね、Ａ型硬度計を用いて測定した。

（研磨レート）
研磨パッドについて、以下の研磨条件で研磨加工を行い、研磨レートを測定した。測定では、研磨パッドを研磨機の所定位置に装着し、ワーク（被研磨物）としてＴＥＯＳ膜付きシリコンウエハを用いた。研磨レートは、２５枚の研磨加工前後のＴＥＯＳ膜の厚さの差である研磨量を、研磨時間で除して表したものであり、研磨加工前後のウエハについて、厚み測定結果の平均値から求めた。厚み測定は、光学式膜厚膜質測定器（ＫＬＡテンコール社製、商品名「ＡＳＥＴ−Ｆ５ｘ」、測定：ＤＢＳモード）を用い、研磨レート（研磨前）を測定した。なお、研磨パッドは、その表面を、予め、ドレッサを用いて、圧力３０Ｎ、研磨ヘッドおよび研磨定盤の回転数５４ｒｐｍ、超純水供給量２００ｍＬ／ｍｉｎ、ドレッシング時間３０秒のドレッシング条件でドレッシングしてから測定に用いた。この研磨パッドを用いて、上記同様に研磨レート（研磨後）を測定した。測定結果を図３に示す。

＜研磨条件＞
使用研磨機：（株）荏原製作所製、商品名「Ｆ−ＲＥＸ３００」
研磨速度（定盤回転数）：７０ｒｐｍ
研磨ヘッド回転数：７１ｒｐｍ
加工圧力：２．５ｐｓｉ
研磨剤：コロイダルシリカスラリ（原液：純水＝重量比１：１の混合液を使用）
研磨剤流量：２００ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：６０秒
被研磨物：ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）付きシリコンウエハ（１２インチ）

（テーバー摩耗量）
日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６９０２）のテーバー摩耗試験に準じた方法に従い測定した。摩耗試験機は回転駆動可能に軸支された回転盤を有している。回転盤の上方には、一対の円柱状の摩耗輪が端面を対向させて配置されている。摩耗輪の外周面が回転盤に貼付される試料と接触可能に配置されている。摩耗輪は、回転盤の回転軸に対して等距離となるように、回転盤の半径方向両側に配置されている。摩耗輪の外周には、研磨紙が隙間を形成されず、互いに重なり合わないように貼り付けられている。摩耗量の測定時には、回転盤と同形状に裁断された試料（研磨層）を回転盤に貼付する。研磨紙を貼り付けた摩耗輪を試料の上面に接触させ、接触面に及ぼす荷重が５．２０±０．２Ｎとなるように押圧する。回転盤を回転させることで、外周面を試料に接触させた一対の摩耗輪が互いに反対方向に回転する。摩耗量の測定では、３２０番手のサンドペーパーを外周に貼り付けた摩耗輪に研磨層の表面（研磨面）を接触させて回転させたときに研磨層の表面（研磨面）での回転数１０００回あたりの摩耗量（ｍｇ）を測定した。

（エア発生）
エア発生（中空微粒子以外の空隙発生）の有無は、研磨面に光を当てて、研磨面における膨らみの有無を目視により確認した。また、研磨面に膨らみが確認された箇所については、研磨層の断面を電子顕微鏡（ＣＣＤ又はＳＥＭ）により倍率５０倍で観察し確認した。

実施例１〜３においては、第１ポリウレタン樹脂１１０ａとして、１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂を用い、第２ポリウレタン樹脂１１０ｂとして、１００％モジュラス値２．１ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いた。また、実施例及び比較例では、ポリウレタン樹脂としてポリウレタン樹脂３０部と溶媒７０部を含む溶液を使用した。

（実施例１）

予め、１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が８０重量部、１００％モジュラス値２．１ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が２０重量部、中空微粒子が０．７部、及び溶媒が２．５部を含むポリウレタン混合溶液を作製した。次に、ポリウレタン混合溶液を厚さ１．８１ｍｍの基材１０２上にコータ２０１でコーティングした後、ポリウレタン混合溶液中の溶媒を乾燥機２０２で乾燥して研磨層を作製した。

実施例１においては、研磨層の圧縮率が４．２％、圧縮弾性率が７３．３％、研磨パッドのＡ硬度が６１．０度となった。研磨層による研磨レートは、１００ｎｍ、テーバー摩耗量は２４０ｍｇとなった。また、研磨層にエアは、発生しなかった。さらに、研磨対象物にスクラッチは発生しなかった。

（実施例２）

１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が６０重量部、１００％モジュラス値２．１ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が４０重量部に設定したこと以外は、実施例１と同様にして研磨層を作製した。

実施例２においては、研磨層の圧縮率が３．９％、圧縮弾性率が７１．８％、研磨パッドのＡ硬度が６４．０度となった。研磨層による研磨レートは、１２０ｎｍ、テーバー摩耗量は２４３ｍｇとなった。また、研磨層にエアは、発生しなかった。さらに、研磨対象物にスクラッチは発生しなかった。

実施例２においては、１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液の重量部を実施例１に比べて低く設定したにもかかわらず、研磨レートが実施例１よりも上昇した。

（実施例３）

１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が５０重量部、１００％モジュラス値２．１ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が５０重量部に設定したこと以外は、実施例１と同様にして研磨層を作製した。

実施例３においては、研磨層の圧縮率が４．０％、圧縮弾性率が７７．９％、研磨パッドのＡ硬度が６０．０度となった。研磨層による研磨レートは、１００ｎｍ、テーバー摩耗量は２３５ｍｇとなった。また、研磨層にエアは、発生しなかった。さらに、研磨対象物にスクラッチは発生しなかった。

（比較例１）

１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が１００重量部、溶媒が５重量部に設定したこと以外は、実施例１と同様にして研磨層を作製した。

比較例１においては、研磨層の圧縮率が８．０％、圧縮弾性率が９１．７％、研磨パッドのＡ硬度が５９．５度となった。研磨層による研磨レートは、７５ｎｍ、テーバー摩耗量は２０６ｍｇとなった。また、研磨層にエアは、発生しなかった。

（比較例２）

１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が４０重量部、１００％モジュラス値２．１ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が６０重量部に設定したこと以外は、実施例１と同様にして研磨層を作製した。

比較例２においては、研磨層にエアが発生し、圧縮率、圧縮弾性率、Ａ硬度、研磨レート、及びテーバー摩耗量は、計測不能になった。

（比較例３）

１００％モジュラス値５．９ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液が１００重量部に設定したこと以外は、実施例１と同様にして研磨層を作製した。

比較例３においては、研磨層の圧縮率が５．５％、圧縮弾性率が９４．５％、研磨パッドのＡ硬度が６１．０度となった。研磨層による研磨レートは、７０ｎｍ、テーバー摩耗量は１９３ｍｇとなった。また、研磨層にエアは、発生しなかった。

比較例１においては、１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液を１００重量に調整し、研磨層の１００％モジュラス値を実施例１〜３よりも高く設定したにもかかわらず、研磨レートが実施例１〜３に比べて下がった。また、テーバー摩耗量は実施例１〜３に比べて少なかった。

また、比較例２に示すように、１００％モジュラス値２．１ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液の重量部が１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液の重量部よりも高くなるように調整すると、かえって研磨層が柔らかくなり過ぎ、エアが発生してしまい、均一な研磨特性が得られなくなることが分かった。

また、比較例３においては、１００％モジュラス値５．９ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂溶液を１００重量部に調整し、研磨層の１００％モジュラス値を実施例１〜３程度に調整したにもかかわらず、研磨レートが実施例１〜３に比べて下がった。また、テーバー摩耗量は、実施例１〜３に比べて少なかった。

換言すれば、実施例１〜３では、研磨層に、１００％モジュラス値９．０ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂のほかに、１００％モジュラス値２．１ＭＰａのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂を混在させたことで、比較例１、３よりも、圧縮率及び圧縮弾性率が相対的に下がり、研磨レート及びテーバー摩耗量が比較例１、３に比べ上昇する。

すなわち、本実施例のように、１００％モジュラス値が１５．０ＭＰａ以下であり、１００％モジュラス値の差が２．０ＭＰａ以上の２つのポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂を混合させることで、研磨層は、ドレス性が向上し研磨面の開孔が目詰まりしにくくなり、研磨レートの低下が抑制されることが判明している。

なお、１００％モジュラス値が低いポリエーテルポリエステル系ポリウレタン樹脂の比率が増すと、研磨層が柔らかくなり過ぎてしまい、エアが発生する傾向にある。このため、第２ポリウレタン樹脂１１０ｂの１００％モジュラス値は、例えば、２．０ＭＰａ以上に調整してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合させることができる。

１００…研磨パッド
１０１…研磨層
１０１ａ…研磨面
１０２…基材
１１０…ポリウレタン樹脂（混合ポリウレタン樹脂）
１１０ａ…第１ポリウレタン樹脂
１１０ｂ…第２ポリウレタン樹脂
１１１…中空微粒子
１１１ａ…外殻
１１１ｂ…内部空間
２００…製造装置
２０１…コータ
２０２…乾燥機

Claims (10)

1. 基材と、
   前記基材にコーティングされ、
   第１の１００％モジュラス値を有する第１ポリウレタン樹脂及び第２の１００％モジュラス値を有する第２ポリウレタン樹脂を含み、前記第１の１００％モジュラス値及び前記第２の１００％モジュラス値が１５．０ＭＰａ以下であり、前記第２の１００％モジュラス値が前記第１の１００％モジュラス値よりも低く、前記第１の１００％モジュラス値と前記第２の１００％モジュラス値との差が２．０ＭＰａ以上である混合ポリウレタン樹脂と、
   熱可塑性樹脂からなる外殻を有し前記混合ポリウレタン樹脂中に分散された中空微粒子と
   を含む研磨層と
   を具備する研磨パッド。
2. 請求項１に記載の研磨パッドであって、
   前記研磨層の圧縮弾性率は、６０．０％以上８５．０％以下である
   研磨パッド。
3. 請求項１または２に記載の研磨パッドであって、
   前記研磨層の圧縮率は、５．０％以下である
   研磨パッド。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の研磨パッドであって、
   前記研磨パッドのＡ硬度は、５０．０°以上９０．０°以下である
   研磨パッド。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の研磨パッドであって、
   前記第１ポリウレタン樹脂と前記第２ポリウレタン樹脂との重量比は、９：１から５：５の範囲にある
   研磨パッド。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の研磨パッドであって、
   前記第２の１００％モジュラス値は、２．０ＭＰａ以上である
   研磨パッド。
7. 第１の１００％モジュラス値を有する第１ポリウレタン樹脂及び第２の１００％モジュラス値を有する第２ポリウレタン樹脂を含み、前記第１の１００％モジュラス値及び前記第２の１００％モジュラス値が１５．０ＭＰａ以下であり、前記第２の１００％モジュラス値が前記第１の１００％モジュラス値よりも低く、前記第１の１００％モジュラス値と前記第２の１００％モジュラス値との差が２．０ＭＰａ以上である混合ポリウレタン樹脂と、熱可塑性樹脂からなる外殻を有する中空微粒子と、溶媒とを含む混合溶液を準備し、
   前記混合溶液を基材にコーティングし、
   前記混合溶液中の前記溶媒を除去する
   研磨パッドの製造方法。
8. 請求項７に記載の研磨パッドの製造方法であって、
   前記第２の１００％モジュラス値は、２．０ＭＰａ以上である
   研磨パッドの製造方法。
9. 請求項７または８に記載の研磨パッドの製造方法であって、
   前記第１ポリウレタン樹脂と前記第２ポリウレタン樹脂との重量比は、９：１から５：５の範囲にある
   研磨パッドの製造方法。
10. 請求項７〜９のいずれか１つに記載の研磨パッドの製造方法であって、
    前記混合溶液を３５℃以上５０℃以下の温度で乾燥させる
    研磨パッドの製造方法。

Images