JP2021003790A - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

【課題】 高密度研磨層であっても、ドレス処理を少なくさせることができ、また、塊が脱落しにくい構造の研磨層を有する研磨パッドを提供することを目的とする。【解決手段】 研磨層を構成する硬化樹脂がジャイロイド構造状に相分離した研磨パッドであって、前記相分離した硬化樹脂の少なくとも一種は、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂からなる群から選択される、研磨パッド。【選択図】図２

Description

本発明は、研磨パッド及びその製造方法に関する。詳細には、本発明は、光学ガラス、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板、プラスチックレンズ等の研磨に用いることができる研磨パッドに関する。

半導体デバイス等の研磨は、いわゆる化学機械研磨（ＣＭＰ）法で行われることが一般的である。ＣＭＰ法は、高速で、かつ平滑な研磨面を得ることができる研磨法であり、研磨スラリーに含まれる化学成分の作用によって研磨材と研磨対象物の相対運動による機械的研磨（表面除去）効果を増大させることができる。

ＣＭＰ法では研磨スラリーの保持力により大きく被研磨物の研磨特性が異なるため、研磨スラリーの保持能力の優れた研磨パッドが求められる。

通常、新しい研磨パッドは、ドレス処理（ドレッシング処理）によって、研磨スラリーの保持能力を高め、ダミー研磨を繰り返し行うことで研磨パッドの研磨特性を向上させてから、実際の製品に対する研磨を行う。

ところで、研磨パッドのうち、無発泡、又は密度が０．９〜１．２ｇ／ｃｍ^３である高密度研磨層を有する研磨パッドは、被研磨物の平坦性を向上させる観点で需要がある。このような研磨層は、研磨層全体が極めて均質であり、経時によって研磨面が平滑化しやすいという問題がある。また、無発泡である研磨層は、一般的に硬い樹脂を使用することが多く、脆性が低いため、ドレッシング処理による研磨面の再生に時間がかかる。

研磨特性の向上を目的として、樹脂の相分離を用いて研磨層を特定の構造にする試みが従来からなされてきた。
特許文献１には、構成する樹脂の相分離により形成された表面部を有する研磨布が開示されている。特許文献２では、２種類のプレポリマーによる相分離構造を有する研磨パッドが開示されている。特許文献３では、硬化速度の異なる複数の硬化剤を使用することで相分離させた無気孔研磨パッドが開示されている。

特開平８−１１０５０号公報 特開第５６３４９０３号 特開２０１７−１３６６６２号公報

特許文献１乃至３に記載の相分離により形成された研磨層は、いずれも、海部と島部とから構成される、いわゆる海島構造の形状を有するものである。海島構造の場合、島部が塊状に脱落する場合があり、脱落した塊は研磨対象のスクラッチの原因になるという課題がある。

上記課題に鑑み、本発明は、無発泡、又は密度が０．９〜１．２ｇ／ｃｍ^３である研磨層であっても、ドレス処理を少なくさせることができ、研磨面の平滑化を抑制でき、また、島部が塊状に脱落しにくい構造の研磨層を有する研磨パッドを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ジャイロイド構造状に相分離した研磨層を有する研磨パッドが、上記課題を解決することができると見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は以下を包含する。

［１］ 研磨層を構成する硬化樹脂がジャイロイド構造状に相分離した研磨パッドであって、
前記相分離した硬化樹脂の少なくとも一種は、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂からなる群から選択される、研磨パッド。
［２］ 前記研磨層を構成する硬化樹脂のすべてが、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂からなる群から選択される、［１］に記載の研磨パッド。
［３］ 前記研磨層の密度が、０．９〜１．２ｇ／ｃｍ^３である、［１］又は［２］に記載の研磨パッド。
［４］ ［１］乃至［３］のいずれか一項に記載の研磨パッドの研磨層を製造する方法であって、
一種類又は二種類以上のポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを用意する工程と、
一種類又は二種類以上の硬化剤を用意する工程と（ただし、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーが一種類の場合は、前記硬化剤は二種類以上である）、
前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー及び前記硬化剤を混合して、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを硬化させる工程とを含む、方法。
［５］ 前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを硬化させた樹脂は、ポリウレタンポリウレア樹脂であり、
前記硬化剤は、ポリオール化合物及びポリアミン化合物から選ばれる二種類以上の硬化剤であり、
前記硬化剤のうち一種の硬化剤の活性水素当量は、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーの少なくとも一種類のＮＣＯ当量に対して２．５倍以上であり、他の一種の硬化剤の活性水素当量は、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーの少なくとも一種類のＮＣＯ当量に対して０．５倍以下である、［４］に記載の方法。

本発明の研磨パッドは、無発泡又は、密度が０．９〜１．２ｇ／ｃｍ^３である高密度研磨層であっても、ドレス処理を軽減することができ、研磨面の平滑化を抑制でき、また、島部が塊状に脱落しにくい構造の研磨層を有する研磨パッドを提供することを目的とする。本発明の研磨パッドの研磨層は、ジャイロイド構造状に相分離しているため、微細構造で表面に凹凸を形成することができ、スラリーを保持しやすいという特徴を有する。

図１は、本発明の研磨パッドの一例の斜視図である。 図２は、実施例１の研磨パッドのＳＥＭ画像である。 図３は、実施例２の研磨パッドのＳＥＭ画像である。 図４は、実施例３の研磨パッドのＳＥＭ画像である。 図５は、比較例１の研磨パッドのＳＥＭ画像である。

以下、本発明について説明するが、本発明は、例示される具体的な形態や実施例に限定されるものではない。

＜＜研磨パッド＞＞
本発明の研磨パッドの構造について図１を用いて説明する。図１のように、研磨パッド１は、被研磨物に当接し、研磨を行う層である研磨層２を含む。研磨層２は、被研磨物に当接する研磨面２ａを有する。本発明の研磨パッド１の研磨層２の形状は、特に限定されるものではない。形状は円形状、帯状等が挙げられるが、円形状が好ましい。
研磨パッド１の大きさ（径）は、研磨パッド１を備える研磨装置のサイズ等に応じて決定することができ、例えば、直径１０ｃｍ〜２ｍ程度とすることができる。
研磨層２の厚さは、好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍ〜５ｍｍである。

研磨パッド１においては、研磨層２がクッション層４に接着層３を介して接着されていてもよい。接着層３は、クッション層４と研磨層２を接着させるための層であり、通常、両面テープ又は接着剤から構成される。

クッション層４は、研磨層２の被研磨物への当接をより均一にする層であり、必要により設けることができる。クッション層４は、不織布や合成樹脂等の可撓性を有する材料から構成することができる。

研磨パッド１は、粘着テープや接着剤、面ファスナー等公知の固定手段によって研磨装置に貼付される。研磨パッド１は、研磨装置によって被研磨物に押圧された状態で回転駆動され、被研磨物を研磨する。その際、研磨パッド１と被研磨物との間には、スラリーが供給される。スラリーは溝又は孔を介して研磨面に供給され、排出される。

＜研磨層＞
ブロック共重合体の相分離構造として、ラメラ（層状）、ジャイロイド（網目状）、シリンダー（円柱状）、スフィア（球状、独立した島部と連続した海部とからなる海島構造）の４種類が知られているが、本発明の研磨層２は、ジャイロイド構造状に相分離した構造を有する。本明細書では、ジャイロイド構造とは、相分離を伴わない略均一な共重合体や、ラメラ構造、シリンダー構造、スフィア構造とは異なり、図２乃至図４で示す写真のような、研磨層を構成する硬化樹脂が、３次元網目構造状に微細に入り組んだ相分離をした構造をいう。図２では、Ａの部分と、Ｂの部分では高分子の組成が異なり、この異なる高分子が３次元網目構造状に共有結合したブロック共重合体状であると考えられる。このような構造を形成することにより、ドレス容易性及び平滑化抑制を得られるだけでなく、研磨層２の一部が塊状に脱落することを抑制することができる。

ジャイロイド構造を構成する網部分の幅（例えば、図２で樹脂ＢのＸで示す幅。樹脂Ａのついても同様。）は、好ましくは約１〜２００μｍであり、より好ましくは３〜１５０μｍであり、さらに好ましくは５〜１００μｍであり、特に好ましくは５〜５０μｍである。

研磨層２は、構成する硬化樹脂が２種類以上に相分離した構造を有する。相分離した樹脂は、２種以上であれば特に限定されないが、好ましくは２種、３種又は４種である。分離した２種以上の樹脂のうち、少なくとも一種がポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂のいずれかであるが、使用される樹脂のすべてが、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂のいずれかであることが好ましい。なお、本明細書において、相分離していれば、それらがいずれもポリウレタン樹脂であっても、異なる種類の材料であることとする。ポリウレア樹脂、ポリウレタンポリウレア樹脂も同様である。したがって、硬化樹脂の原料として用いるポリイソシアネート化合物又はウレタンプレポリマーを一種類とし、硬化剤を複数用いることで、硬化して得られる樹脂が２種類以上になり、当該２種類以上の樹脂が研磨層２を構成するのであれば、これも本発明の態様に含まれる場合がある。ジャイロイド構造状に相分離していることは、２種類以上に相分離した樹脂が相互に絡み合った不規則な網目構造を、ＳＥＭなどによる切断面の表面拡大画像を観察することによって確認できる。

研磨層２を構成する材料のポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、又はポリウレタンポリウレア樹脂は、公知の手段でエポキシ基等の官能基で改質してもよい。

研磨層２に使用できる、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂以外の樹脂としては、本発明の効果を損なわないものであれば、特に限定されない。例えば、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。

本発明の研磨パッドの研磨層２のジャイロイド構造は、研磨層２の中に発泡体（又は中空微小球体）が分散されているもの、そのような発泡体を含まないもの（無発泡タイプのもの）のいずれにも用いることができるが、研磨層２が発泡体を実質的に含まないもの（無発泡タイプのもの）又は密度が０．９〜１．２ｇ／ｃｍ^３である高密度タイプのものが、本発明の特性を十分に発揮できる点で好ましい。ここで、「発泡体を実質的に含まない」とは、意図的に発泡体を含有させないものであり、発泡体を除外しきれない場合や、不可避的に含んでしまう場合は、「発泡体を実質的に含まない」に包含される。

本発明の研磨パッド１の研磨層２は、砥粒（フィラー）を含んでもよいし、含まなくともよい。含む場合は、研磨層２の全体質量に対して、１〜４０質量％程度含むことが好ましく、１〜２０質量％程度含むことが本発明の特性を十分に発揮できる点でより好ましい。砥粒の材料としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウム、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、酸化第二鉄、酸化マンガン、酸化クロム、二酸化ケイ素、アルミナ、炭酸バリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、酸化マグネシウム、雲母等が挙げられる。

なお、得られる研磨パッド１の研磨層２の硬さは特に制限されるものではない。例えばショアＡ硬度３０以上、ショアＤ硬度９５以下の硬度を有することができる。好ましくは、ショアＡ硬度５０以上、ショアＤ硬度９０以下である。

＜研磨面＞
研磨層２は、研磨面２ａを有する。研磨層２はジャイロイド構造を有する材料を使用しているため、研磨面２ａにはジャイロイド構造が露出した状態となる。
なお、研磨面２ａは、表面加工により、必要により溝を設けることができる。溝は、格子溝や、同心円状の溝、放射線状の溝、螺旋状の溝及びそれらの組み合わせ等を設けることができる。

＜＜研磨パッドの製造方法＞＞
本発明の研磨パッドの製造方法、特に研磨パッドの研磨層の製造方法について説明する。研磨パッドの製造方法は、例えば、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー及び硬化剤を準備する準備工程；ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー及び硬化剤を混合して成形体成形用の混合液を得る混合工程；成形体成形用混合液から硬化樹脂成形体を成形する成形体成形工程；及び硬化樹脂成形体から、被研磨物を研磨加工するための研磨表面を有する研磨層を形成する研磨層形成工程、を含む製造方法が挙げられる。

以下、準備工程、混合工程、成形体成形工程、研磨層形成工程に分けて、それぞれ説明する。

＜準備工程＞
本発明の研磨パッドの製造のために、硬化樹脂成形体の原料として、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーと硬化剤を準備する。また、必要により中空微小球体や砥粒、添加剤も用意する。

準備工程において、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の成分を併せて用いる場合は、それらの成分も準備する。以下、各成分について説明する。

［ポリイソシアネート化合物］
本明細書及び特許請求の範囲において、ポリイソシアネート化合物とは、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。ポリイソシアネート化合物は、研磨層を構成する硬化樹脂の原料として使用することができる。ポリイソシアネート化合物は、硬化樹脂を形成できるものであればよく、特に限定されない。また、ポリイソシアネート化合物は、ポリオール化合物と反応させることにより、ウレタン結合とイソシアネート基を分子内に含むウレタンプレポリマーを調製することができ、当該ウレタンプレポリマーも、硬化樹脂の原料として使用することができる。なお、本発明において、ポリイソシアネート化合物は、本発明の効果を損なわない範囲内で、複数の成分から構成されていてもよい。

ポリイソシアネート化合物としては、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有していれば特に制限されるものではない。例えば、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物としては、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、ナフタレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、４，４’−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）（水添ＭＤＩ）、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。
ポリイソシアネート化合物としては、ジイソシアネート化合物が好ましく、中でも２，４−ＴＤＩ、２，６−ＴＤＩ、ＭＤＩがより好ましく、２，４−ＴＤＩ、２，６−ＴＤＩが特に好ましい。
これらのポリイソシアネート化合物をウレタンプレポリマーの原料として用いる場合は、単独で用いてもよく、複数のポリイソシアネート化合物を組み合わせて用いてもよい。

［ウレタンプレポリマー］
本発明において、原料としてウレタンプレポリマーを用いることができる。ウレタンプレポリマーとしては、市販されているものを用いてもよく、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて合成したものを用いてもよい。合成のための反応に特に制限はなく、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法及び条件を用いて付加重合反応すればよい。例えば、４０℃に加温したポリオール化合物に、窒素雰囲気にて撹拌しながら５０℃に加温したポリイソシアネート化合物を添加し、３０分後に８０℃まで昇温させ更に８０℃にて６０分間反応させるといった方法で製造することが出来る。なお、ウレタンプレポリマーの合成に用いることができるポリイソシアネート化合物の具体例は、本発明の原料として上記したポリイソシアネート化合物と同じものが挙げられる。

［ポリオール化合物（ウレタンプレポリマー原料）］
本明細書及び特許請求の範囲において、ポリオール化合物とは、分子内に２つ以上の水酸基（ＯＨ）を有する化合物を意味する。ポリオール化合物は、ポリイソシアネート化合物と反応させて、ウレタンプレポリマーを得ることができる。
ウレタンプレポリマーの合成に用いられるポリオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等；ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（又はポリテトラメチレンエーテルグリコール）（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール化合物；エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物；ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。また、エチレンオキシドを付加した３官能性プロピレングリコールを用いることもできる。これらの中でも、ＰＴＭＧ、又はＰＴＭＧとＤＥＧの組み合わせが好ましい。
上記ポリオール化合物をウレタンプレポリマーの原料として用いる場合は、単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。

［ポリイソシアネート化合物及びウレタンプレポリマーのＮＣＯ当量］
ポリイソシアネート化合物の特徴を示す指標として、ＮＣＯ当量が挙げられる。ＮＣＯ当量は、“ポリイソシアネート化合物の分子量／ポリイソシアネート化合物１分子当たりの官能基数”で求められ、ＮＣＯ基１個当たりのＰＰ（プレポリマー）の分子量を示す数値である。なお、ポリイソシアネート化合物とポリオールとを反応させて合成して得られるウレタンプレポリマーのＮＣＯ当量は“（ポリイソシアネート化合物の質量部＋ポリオール化合物の質量部）／［（ポリイソシアネート化合物１分子当たりの官能基数×ポリイソシアネート化合物の質量部／ポリイソシアネート化合物の分子量）−（ポリオール化合物１分子当たりの官能基数×ポリオール化合物の質量部／ポリオール化合物の分子量）］”で求められる。ポリイソシアネート化合物のＮＣＯ当量及びウレタンプレポリマーのＮＣＯ当量は、２００〜８００であることが好ましく、２５０〜７００であることがより好ましく、３００〜６００であることがさらにより好ましい。

［硬化剤］
研磨層２は、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーと、硬化剤の少なくともいずれか一方は、反応速度の異なる二種以上を使用する。反応を制御する観点から、好ましくはポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーと、硬化剤のいずれか一方を二種以上、もう一方を一種使用し、より好ましくは一種のポリイソシアネート化合物又はウレタンプレポリマーに対して反応速度の異なる二種以上の硬化剤を使用し、さらに好ましくは一種のウレタンプレポリマーに対して少なくとも反応速度の異なるポリオール化合物硬化剤とポリアミン化合物硬化剤を使用するようにする。このようにすることにより、反応速度の差から相分離した硬化樹脂を得ることができる。例えば、ジャイロイド構造状とするには、相溶性やポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーとの反応性の異なる硬化剤を適宜選択すること、複数種類の硬化剤の含有割合を調整することで、海島構造になることを避けることができる。より具体的には、複数の硬化剤の相溶性が低すぎる場合、反応性が大きく異なる場合、特定の硬化剤の含有割合が多すぎる（少なすぎる）場合は、完全に相分離した海島構造となる傾向にある。一方、複数の硬化剤の相溶性が高すぎる場合、反応性が近すぎる場合は、略均一な共重合体（又はランダム共重合体）となる傾向にある。また、公知の触媒を添加して反応速度を制御することで、海島構造となることを避けることができる場合がある。

硬化剤を加えることにより、その後の成形体成形工程において、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーの主鎖末端が硬化剤と結合してポリマー鎖を形成し、硬化する。

硬化剤は、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを硬化できる硬化剤を用いることが好ましく、例えば、ＮＣＯ基を重合させるような硬化剤が好ましい。
硬化剤としては、例えば、ポリアミン化合物及び／又はポリオール化合物を用いることが出来る。

（ポリアミン化合物（硬化剤））
本明細書及び特許請求の範囲において、ポリアミン化合物は、硬化剤として使用することができる化合物であり、分子内に２つ以上のアミノ基を有する化合物を意味する。
ポリアミン化合物としては、脂肪族や芳香族のポリアミン化合物、特にはジアミン化合物を使用することができ、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジアミン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（メチレンビス−ｏ−クロロアニリン）（以下、ＭＯＣＡと略記する。）、ＭＯＣＡと同様の構造を有するポリアミン化合物等を挙げることができる。また、ポリアミン化合物は水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。
ポリアミン化合物としては、ジアミン化合物が好ましく、ＭＯＣＡ、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンがより好ましく、ＭＯＣＡが特に好ましい。

ここで、ＭＯＣＡとしては、例えば、ＰＡＮＤＥＸ Ｅ（ＤＩＣ社製）、イハラキュアミンＭＴ（クミアイ化学社製）などが挙げられる。
ポリアミン化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリアミン化合物を組み合わせて用いてもよい。

ポリアミン化合物は、他の成分と混合し易くするため及び／又は後の成形体形成工程における意図しない気泡の形成を防ぐために、必要により加熱した状態で減圧下脱泡することが好ましい。減圧下での脱泡方法としては、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法を用いればよく、例えば、真空ポンプを用いて０．１ＭＰａ以下の真空度で脱泡することができる。
硬化剤（鎖伸長剤）として固体の化合物を用いる場合は、加熱により溶融させつつ、減圧下脱泡することができる。

ポリアミン化合物のＮＨ２当量は、５０以上、３００以下であることが好ましく、７０以上、２５０以下であることがより好ましく、８０以上、２００以下であることがさらに好ましい。

（ポリオール化合物（硬化剤））
また、硬化剤として、ポリオール類を用いることができる。硬化剤としてのポリオールの例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等；ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（又はポリテトラメチレンエーテルグリコール）（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール化合物；エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物；ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。また、エチレンオキサイドを付加した３官能性プロピレングリコールを用いることもできる。これらの中でも、ＰＰＧ、ＰＴＭＧ、ＰＰＧ及びＰＴＭＧの組み合わせが好ましい。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。また、ウレタンプレポリマー合成の原料としてポリオールを使う場合、硬化剤としてのポリオールと併用することができ、同一でも異なってもよい。

ポリオールのＯＨ当量は、１００以上、３０００以下であることが好ましく、２００以上、２５００以下であることがさらにこのましく、２５０以上、２０００以下であることがさらに好ましい。

ポリオールを複数種使用する場合は、使用するポリオールの中で、ＯＨ当量最大のポリオールと、ＯＨ当量最低のポリオールとのＯＨ当量の差が、３００以上であることが好ましく、５００以上であることがさらに好ましく、７００以上であることが特に好ましく、８００以上であることが非常に好ましい。

反応速度の異なる二種類の硬化剤を用いることにより、ジャイロイド構造状にする場合は、例えば、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーの少なくとも一種類のＮＣＯ当量に対して、活性水素基（アミノ基及び水酸基）の活性水素当量が２．５倍以上の硬化剤と０．５倍以下の硬化剤を使用することが好ましく、活性水素当量が３．０倍以上の硬化剤と０．５倍以下の硬化剤を使用することがより好ましい。なお、硬化剤を三種類以上用いる場合は、少なくとも一種の硬化剤の「ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーのＮＣＯ当量に対する活性水素当量」が０．５倍以下であり、かつ、少なくとも一種の硬化剤の「ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーのＮＣＯ当量に対する活性水素当量」が２．５倍以上あればよい。
「ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーのＮＣＯ当量に対する活性水素当量」が０．５倍以下である硬化剤は、硬化剤全体の１０重量％以上であることが好ましく、「ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーのＮＣＯ当量に対する活性水素当量」が２．５倍以上である硬化剤は、硬化剤全体の１０重量％以上であることが好ましい。

二種類の硬化剤を用いる場合は、硬化剤全体を１００重量％とした場合、一方の硬化剤を１０重量％以上にすることが好ましく、２０質量％以上にすることがより好ましく、３０重量％以上にすることが更に好ましい。一方の硬化剤の量を少なくしすぎると、ジャイロイド構造になりきれず、海島構造になる傾向にある。

＜混合工程＞
混合工程では、準備工程で得られた、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー及び硬化剤、そして、必要により中空微小球体や砥粒、発泡剤、整泡剤、消泡剤、触媒、顔料、染料、親水化剤、疎水化剤、帯電防止剤、難燃剤、耐光剤、酸化防止剤、分散剤等の添加剤を混合機内に供給して攪拌・混合する。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
混合工程では、少なくとも、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー及び硬化剤を、混合機内に供給して攪拌・混合する。混合順序に特に制限はないが、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを含む液と、硬化剤及び必要に応じて他の成分を混合した液とを用意し、両液を混合器内に供給して混合撹拌することが好ましい。このようにして、成形体成形用の混合液が調製される。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。

＜成形体成形工程＞
成形体成形工程では、混合工程で調製された成形体成形用混合液を３０〜１５０℃に予熱した型枠内に流し込み、３０〜１５０℃程度で１０分〜５時間程度加熱して硬化させることにより硬化樹脂（樹脂成形体）を形成する。このとき、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー、硬化剤が反応して硬化樹脂を形成することにより該混合液は硬化する。

＜研磨層形成工程＞
成形体成形工程により得られた硬化樹脂成形体は、シート状にスライスされて硬化樹脂シートを形成する。

このようにして得られた硬化樹脂シートを有する研磨層は、その後、研磨層の研磨面とは反対側の面に両面テープを配置し、クッション層に貼り付け、所定形状、好ましくは円板状にカットされて、本発明の研磨パッドとして完成する。両面テープに特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して使用することが出来る。

また、本発明の研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であってもよく、研磨層の研磨面とは反対側の面に他の層（下層、支持層、図１ではクッション層）を貼り合わせた複層からなっていてもよい。他の層の特性は特に限定されるものではないが、研磨層の反対側の面に研磨層よりも軟らかい（Ａ硬度又はＤ硬度の小さい）層が貼り合わされていることが好ましい。研磨層よりも軟らかい層が貼り合わされていると、曲面に対する研磨性能が更に向上する。一方、研磨層の反対側の面に研磨層よりも硬い（Ａ硬度又はＤ硬度の大きい）層が貼り合わされていると、被研磨物の端部垂れを抑制できる。

複層構造を有する場合には、複数の層同士を両面テープや接着剤などを用いて、必要により加圧しながら接着・固定すればよい。この際用いられる両面テープや接着剤に特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープや接着剤の中から任意に選択して使用することが出来る。

さらに、本発明の研磨パッドは、必要に応じて、研磨層の表面及び／又は裏面の研削処理、溝加工等を表面に施してもよく、基材及び／又は粘着層を研磨層と貼り合わせてもよく、光透過部を備えてもよい。
研削処理の方法に特に制限はなく、公知の方法により研削することができる。具体的には、サンドペーパーによる研削が挙げられる。
溝加工の形状に特に制限はなく、例えば、格子型、同心円型、放射型、螺旋型などの形状が挙げられる。

本発明の研磨パッドを使用するときは、研磨パッドを研磨層の研磨面が被研磨物と向き合うようにして研磨機の研磨定盤に取り付ける。そして、研磨スラリーを供給しつつ、研磨定盤を回転させて、被研磨物の加工表面を研磨する。

＜ドレス処理＞
本明細書において、ドレス処理とは、ドレッサーを使用し、研磨パッドの表面を若干量のみ研磨する処理をいう。このドレッサーとしては、円板状をなす基材の表面にダイヤモンド製の砥粒を電着して得られるパッドドレッサー、又は基材の表面にダイヤモンド製のペレットを埋め込んで得られるペレットドレッサーが挙げられる。

本発明の研磨パッドを使用するときは、研磨パッドを研磨層の研磨面が被研磨物と向き合うようにして研磨機の研磨定盤に取り付ける。そして、研磨剤スラリーを供給しつつ、研磨定盤を回転させて、被研磨物の加工表面を研磨する。
本発明の研磨パッドにより加工される被研磨物としては、光学ガラス、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板、プラスチックレンズなどの精密部品が挙げられる。中でも、本発明の研磨パッドは、光学ガラスや眼鏡用プラスチックレンズなどの光学部材を化学機械研磨（ＣＭＰ）加工するのに好適に用いられる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

Ｒ値とは、ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー中の末端イソシアネート基に対する、硬化剤に存在する活性水素基（アミノ基及び水酸基）の当量比を示す数値である。反応を制御する観点から、Ｒ値は０．６〜１．４が好ましく、０．７〜１．３が好ましく、０．８〜１．２が特に好ましい。

ＳＥＭ写真は、日本電子株式会社製商品名「ＪＳＭ−５５００ＬＶ」を用いて撮影した。

＜実施例１乃至３、比較例１（樹脂１乃至４）＞
プレポリマーと、硬化剤及び添加剤の混合物を表１に記載の所定の割合（質量％）で混合機に供給した。得られた混合液を撹拌しながら金型に供給し、８０℃、３０ｍｉｎで硬化させたところ、図２乃至図５に示す写真の構造を有する樹脂１乃至４を得た。

樹脂１乃至４を所定の厚さにスライスし、そのスライスを研磨層として備える研磨パッドを製造した。得られた研磨パッドの表面をＳＥＭで観察したところ、樹脂１乃至３は図２乃至図４に示すように、いずれもジャイロイド構造状にミクロ相分離していることが確認された。このような構造を有することで、研磨パッドの表面が均一に摩耗しにくくなるため、研磨面の平滑化が抑制でき、ドレス性を向上することができる。また、特定の樹脂が島状に点在する構造ではないため、島部が塊状に脱落することを抑制することができる。一方、ウレタンプレポリマー（ポリイソシアネート化合物）のＮＣＯ当量に対して２．５倍以上の活性水素当量の硬化剤を使用していない比較例１の樹脂４は、図５に示すように略均質な構造が確認された。

なお、使用した硬化剤は下記の通りである。
プレポリマーＡ：トリレンジイソシアネートを主成分とするウレタンプレポリマー（ＮＣＯ当量４０５）
硬化剤Ｂ１：ＭＯＣＡ（ＮＨ２当量１３３．５）
硬化剤Ｂ２：ポリテトラメチレングリコール（ＯＨ当量５００）
硬化剤Ｂ３：ポリプロピレングリコール（ＯＨ当量１７７５）
硬化剤Ｂ４：ポリテトラメチレングリコール（ＯＨ当量３２５）
硬化剤Ｂ５：ポリテトラメチレングリコール（ＯＨ当量１０００）
添加剤Ｃ１：触媒（ジメチルアミノピリジン、広栄化学工業株式会社製）
添加剤Ｃ２：消泡剤（７１、東レ・ダウコーニング社製）
添加剤Ｃ３：触媒（トヨキャットＥＴ、東ソー株式会社製）

Claims (5)

1. 研磨層を構成する硬化樹脂がジャイロイド構造状に相分離した研磨パッドであって、
   前記相分離した硬化樹脂の少なくとも一種は、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂からなる群から選択される、研磨パッド。
2. 前記研磨層を構成する硬化樹脂のすべてが、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂からなる群から選択される、請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記研磨層の密度が、０．９〜１．２ｇ／ｃｍ^３である、請求項１又は２に記載の研磨パッド。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッドの研磨層を製造する方法であって、
   一種類又は二種類以上のポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを用意する工程と、
   一種類又は二種類以上の硬化剤を用意する工程と（ただし、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーが一種類の場合は、前記硬化剤は二種類以上である）、
   前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマー及び前記硬化剤を混合して、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを硬化させる工程とを含む、方法。
5. 前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーを硬化させた樹脂は、ポリウレタンポリウレア樹脂であり、
   前記硬化剤は、ポリオール化合物及びポリアミン化合物から選ばれる二種類以上の硬化剤であり、
   前記硬化剤のうち一種の硬化剤の活性水素当量は、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーの少なくとも一種類のＮＣＯ当量に対して２．５倍以上であり、他の一種の硬化剤の活性水素当量は、前記ポリイソシアネート化合物及び／又はウレタンプレポリマーの少なくとも一種類のＮＣＯ当量に対して０．５倍以下である、請求項４に記載の方法。