JP5049504B2 - 仕上げ用研磨布 - Google Patents

Description

本発明は仕上げ用研磨布に係り、特に、湿式成膜法により形成され、ミクロな平坦性を有するスキン層と、スキン層の内側に配され厚さ方向に長い発泡が形成された発泡層とを有する軟質プラスチックシートを備えた仕上げ用研磨布に関する。

従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用のアルミニウム基板やガラス基板、液晶ガラス等、高精度に平坦性が要求される材料（被研磨物）の平坦加工では、平坦性の向上を図るために一度研磨加工（一次研磨）した後に仕上げ研磨加工（二次研磨）が行われている。中でもハードディスクでは、現状の片面あたり４０ギガバイト程度の容量に対して、片面あたり６０ギガバイト以上の大容量を有する次世代型ハードディスクの開発が進められている。このような次世代型ハードディスクでは、高密度記憶、読み取り精度の向上を図るため、アルミニウム基板やガラス基板には更に高精度の平坦性が求められている。

一般に、仕上げ研磨加工には、軟質プラスチックシートを備えた研磨布が使用されている。軟質プラスチックシートは、軟質プラスチックを水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させること（湿式成膜法）で製造される。製造された軟質プラスチックシートは、樹脂の凝固再生に伴う微多孔が緻密に形成された厚さ数μｍ程度のスキン層を有しており、内部（スキン層の内側）にスキン層の微多孔より平均孔径の大きい多数の発泡が形成された発泡層を有している。スキン層に形成された微多孔が緻密なため、スキン層の表面はミクロな平坦性を有している。このスキン層表面のミクロな平坦性を使用して、被研磨物、特に、ハードディスク用基板等の仕上げ研磨加工が行われている。

ところが、軟質プラスチックシートの製造では、樹脂溶液が粘性を有するため、基材への塗布時に厚さのバラツキが生じると共に、湿式成膜法のため、凝固再生時の発泡形成（有機溶媒と水系凝固液との置換）により厚さのバラツキが生じやすい。このため、軟質プラスチックシート自体の表面のマクロな平坦性が損なわれる（大きく波打った表面となる）ので、仕上げ研磨加工時に被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。換言すれば、被研磨物の平坦性を向上させるためには、仕上げ研磨加工に使用するスキン層表面のミクロな平坦性を残したまま軟質プラスチックシート自体の厚さのバラツキを減少させてマクロな平坦性を向上させることが重要である。

軟質プラスチックシート自体の厚さのバラツキを減少させてマクロな平坦性を向上させ、研磨液（スラリー）の保持性を向上させるため、軟質プラスチックシートの製造後にその表面にバフ処理（表面サンディング）が施されている。例えば、軟質プラスチックシートの表面をバフ処理して表面粗さを５０μｍ以下とし、表面で発泡を開口させたスエード様研磨布が開示されている（特許文献１参照）。また、軟質プラスチックシートの発泡が開口しないようにスキン層を残して表面バフ処理した研磨布が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３１８７７６９号公報 特開２００１−６２７０４号公報

しかしながら、特許文献１の研磨布では、表面で発泡が開口しているため、表面粗さの低減には限界があり、仕上げ研磨加工に際しては、被研磨物の平坦性を向上させることが難しい。また、特許文献２の方法では、スキン層を残しているもののバフ処理でスキン層の厚さが部分的に薄くなるため、仕上げ研磨加工中に短時間でスキン層が摩耗して発泡層の発泡が開口し、研磨布の表面粗さが悪くなる。元々、スキン層の厚さは数μｍ程度しかなく、研磨布の厚さのバラツキより小さいため、研磨布の厚さのバラツキを解消する程バフ処理するとスキン層が消失してしまう。一方、バフ処理時には、軟質プラスチックシートの発泡層に形成されている発泡の変形で軟質プラスチックシートが伸縮することから、厚さ精度を低下させることがある。また、発泡層の発泡が軟質プラスチックシートの弾力性を増大させているため、上述した高精度の平坦性が要求される仕上げ研磨加工では、被研磨物の加工面の周縁部が中心部より過度に研磨加工されるロールオフが生じることがある。これを避けるために発泡の形成を抑制すると、軟質プラスチックシートが硬くなるため、被研磨物の加工面にスクラッチ（キズ）等を生じさせることとなる。

本発明は上記事案に鑑み、被研磨物の平坦性を向上させることができる仕上げ用研磨布を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、湿式成膜法により形成され、ミクロな平坦性を有するスキン層と、前記スキン層の内側に配され厚さ方向に長い発泡が形成された発泡層とを有する軟質プラスチックシートを備えた仕上げ用研磨布において、前記軟質プラスチックシートは、前記スキン層が形成された反対面側に、湿式成膜法により形成され、前記発泡層に形成された発泡より平均孔径が小さい微発泡が形成された発泡プラスチックシートが接合されており、前記発泡プラスチックシートの前記軟質プラスチックシートが接合された反対面側が前記発泡プラスチックシート及び前記軟質プラスチックシートの全体の厚さが一様となり、かつ、前記スキン層の表面でのマクロなうねりを除去するように、前記発泡プラスチックシート及び前記軟質プラスチックシートが接合された状態でバフ処理されているとともに、前記スキン層の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を構成することを特徴とする。

本発明では、軟質プラスチックシートのスキン層が形成された反対面側に、軟質プラスチックシートの発泡層に形成された発泡より平均孔径が小さい微発泡が形成された発泡プラスチックシートが接合されているため、発泡プラスチックシートの外力に対する変形量が軟質プラスチックシートより小さいことから、発泡プラスチックシートの軟質プラスチックシートが接合された反対面側の、発泡プラスチックシート及び軟質プラスチックシートが接合された状態でのバフ処理時に軟質プラスチックシートの伸縮が抑制されるので、発泡プラスチックシート及び軟質プラスチックシートの全体の厚さ精度を向上させることができ、研磨加工時に軟質プラスチックシートの変形が発泡プラスチックシートで抑制され、厚さ精度の向上によりミクロな平坦性を有したままマクロな平坦性を向上させた軟質プラスチックシートのスキン層の表面で構成される研磨面側で被研磨物が略均等に押し付けられるので、被研磨物のロールオフが低減し平坦性を向上させることができる。

この場合において、発泡プラスチックシートは、該発泡プラスチックシートの内部に微発泡が略均等に形成されており、圧縮率が軟質プラスチックシートより小さいことが好ましい。このとき、発泡プラスチックシートの圧縮率を１％〜５％の範囲としてもよい。また、発泡プラスチックシート及び軟質プラスチックシートをいずれもポリウレタン樹脂製とすることができる。このとき、発泡プラスチックシート及び軟質プラスチックシートがポリウレタン樹脂で接合されるようにしてもよい。また、発泡プラスチックシートのバフ処理された面側に両面テープが更に貼り合わされていてもよい。このとき、発泡プラスチックシートと両面テープとの間に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種の基材が更に貼り合わされていてもよい。

本発明によれば、軟質プラスチックシートに発泡プラスチックシートが接合されているため、発泡プラスチックシートの外力に対する変形量が軟質プラスチックシートより小さいことから、バフ処理時に軟質プラスチックシートの伸縮が抑制されるので、発泡プラスチックシート及び軟質プラスチックシートの全体の厚さ精度を向上させることができ、研磨加工時に軟質プラスチックシートの変形が抑制され、厚さ精度の向上によりミクロな平坦性を有したままマクロな平坦性を向上させた軟質プラスチックシートのスキン層の表面で構成される研磨面側で被研磨物が略均等に押し付けられるので、被研磨物のロールオフが低減し平坦性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。

以下、図面を参照して、本発明に係る仕上げ用研磨布の実施の形態について説明する。

（研磨パッド）
図１に示すように、研磨布（一般に研磨パッドと称されるため、以下、研磨パッドという。）１は、ポリウレタン樹脂で成膜され被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有する軟質プラスチックシートとしてのポリウレタンシート２と、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐの反対面側に接合されポリウレタン樹脂で成膜された発泡プラスチックシートとしてのポリウレタンシート３とを備えている。

ポリウレタンシート２は、研磨面Ｐ側に、図示を省略した緻密な微多孔が形成されたスキン層２ａを有しており、スキン層２ａの内側（ポリウレタンシート３側）に、ナップ層２ｂ（発泡層）を有している。ナップ層２ｂには、スキン層２ａに形成された微多孔より平均孔径が大きく、ポリウレタンシート２の厚さのほぼ全体に亘る長さで厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状の発泡５が略均等に形成されている。発泡５は、研磨面Ｐ側の孔径が研磨面Ｐの反対面側より小さく形成されている。すなわち、発泡５は、スキン層２ａ側で縮径されている。発泡５同士の間のポリウレタン樹脂中には、スキン層２ａに形成された微多孔より平均孔径が大きく発泡５より平均孔径が小さい図示しない発泡が形成されている。スキン層２ａの図示を省略した微多孔、ナップ層２ｂの発泡５及び図示しない発泡は、不図示の連通孔で立体網目状に連通されている。

一方、ポリウレタンシート３には、ポリウレタンシート２のスキン層２ａに形成された微多孔より平均孔径が大きくナップ層２ｂに形成された発泡５より平均孔径が小さい微発泡６が略均等に形成されている。このため、ポリウレタンシート２、ポリウレタンシート３のそれぞれを加圧したときは、ポリウレタンシート２の発泡５がポリウレタンシート３の微発泡６より大きく変形することから、ポリウレタンシート３の圧縮率（加圧したときの厚さ減少分の加圧する前の厚さに対する百分率）がポリウレタンシート２より小さくなる。ポリウレタンシート３の圧縮率は、例えば、１％〜５％の範囲に設定されている。ポリウレタンシート２及びポリウレタンシート３は、ポリウレタン樹脂で接合されている。ポリウレタンシート３のポリウレタンシート２が接合された反対面側は、ポリウレタンシート２及びポリウレタンシート３の全体の厚さ（図１の縦方向の長さ）が一様となるようにバフ処理されている（詳細後述）。

また、研磨パッド１は、ポリウレタンシート３のバフ処理された面側に、ポリウレタンシート２及びポリウレタンシート３を支持する基材７が貼り合わされている。基材７には、少なくとも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、不織布又は織布から選択される１種が使用されている。基材７の下面側（ポリウレタンシート３と反対側）には、一面側（最下面側）に剥離紙９を有し研磨機に研磨パッド１を装着するための両面テープ８の他面側が貼り合わされている。

（研磨パッドの製造）
研磨パッド１は、図２に示す各工程を経て製造されるが、準備工程〜洗浄・乾燥工程でそれぞれ成膜されたポリウレタンシート２、３が接合工程で接合される。ポリウレタンシート２の作製、ポリウレタンシート３の作製の順に説明する。

準備工程では、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のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）及び添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。ポリウレタン樹脂には、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樹脂から選択して用い、例えば、ポリウレタン樹脂が３０％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡５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及びポリウレタン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。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液４５を得る。

塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させ、洗浄後乾燥させてポリウレタンシート２を得る。塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程は、図３に示す成膜装置で連続して実行される。

図３に示すように、成膜装置６０は、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分としポリウレタン樹脂を凝固再生させるための凝固液２５が満たされた凝固槽２０、凝固再生後のポリウレタン樹脂を洗浄する水等の洗浄液３５が満たされた洗浄槽３０及びポリウレタン樹脂を乾燥させるためのシリンダ乾燥機５０を連続して備えている。

凝固槽２０の上流側には、成膜基材４３を供給する基材供給ローラ４１が配置されている。基材供給ローラ４１の下流側にはガイドローラ４８が配置されており、ガイドローラ４８の下流側には成膜基材４３にポリウレタン樹脂溶液４５を略均一に塗布するナイフコータ４６が配置されている。ナイフコータ４６の下流側で凝固槽２０の上方にはガイドローラ２１が配置されている。なお、成膜基材４３には、凝固液２５を浸透させないＰＥＴ製等の可撓性フィルムが用いられる。

凝固槽２０には、洗浄槽３０側の内側下部にガイドローラ２３が配置されている。凝固槽２０の上方で洗浄槽３０側には凝固再生後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ２８が配置されている。マングルローラ２８の下流側で洗浄槽３０の上方にはガイドローラ３１が配置されている。洗浄槽３０には、成膜基材４３の搬送方向と同じ長手方向で上部に４本、下部に５本のガイドローラ３３が上下交互となるように配設されている。洗浄槽３０の上方でシリンダ乾燥機５０側には、洗浄後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ３８が配置されている。シリンダ乾燥機５０には、内部に熱源を有する４本のシリンダが上下４段に配設されている。シリンダ乾燥機５０の下流側には、乾燥後のポリウレタン樹脂を（成膜基材４３と共に）巻き取る巻取ローラ４２が配置されている。なお、マングルローラ２８、３８、シリンダ乾燥機５０及び巻取ローラ４２は、図示を省略した回転駆動モータに接続されており、これらの回転駆動力により成膜基材４３が基材供給ローラ４１から巻取ローラ４２まで搬送される。成膜基材４３の搬送速度は、本例では２．５ｍ／ｍｉｎに設定されており、１．０〜５．０ｍ／ｍｉｎの範囲で設定されることが好ましい。

図２に示すように、塗布工程では、準備工程で調製したポリウレタン樹脂溶液４５が常温下でナイフコータ４６により成膜基材４３に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータ４６と成膜基材４３の上面との間隙（クリアランス）を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液４５の塗布厚さ（塗布量）を調整する。

凝固再生工程では、ナイフコータ４６でポリウレタン樹脂溶液４５が塗布された成膜基材４３が、ガイドローラ２１からガイドローラ２３へ向けて凝固液２５中に導入される。凝固液２５中では、まず、塗布されたポリウレタン樹脂溶液４５の表面に厚さ数μｍにわたりスキン層２ａを構成する微多孔が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液４５中のＤＭＦと凝固液２５との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材４３の片面に凝固再生する。この凝固再生は、ポリウレタン樹脂溶液４５が塗布された成膜基材４３が凝固液２５中に進入してからガイドローラ２３に到る間に完了する。ＤＭＦがポリウレタン樹脂溶液４５から脱溶媒するときに、ポリウレタン樹脂中にナップ層２ｂを構成する発泡５が形成される。凝固再生したポリウレタン樹脂は、凝固液２５から引き上げられ、マングルローラ２８で余分な凝固液２５が絞り落とされた後、ガイドローラ３１を介して洗浄槽３０に搬送され洗浄液３５中に導入される。

洗浄・乾燥工程では、洗浄液３５中に導入されたポリウレタン樹脂をガイドローラ３３に上下交互に通過させることによりポリウレタン樹脂が洗浄される。洗浄後、ポリウレタン樹脂は洗浄液３５から引き上げられ、マングルローラ３８で余分な洗浄液３５が絞り落とされる。その後、シリンダ乾燥機５０の４本のシリンダ間を交互（図３の矢印方向）に、シリンダの周面に沿って通過させることでポリウレタン樹脂を乾燥させる。乾燥後のポリウレタン樹脂（ポリウレタンシート２）は、成膜基材４３と共に巻取ローラ４２に巻き取られる。

次に、ポリウレタンシート３の作製について説明するが、上述したポリウレタンシート２の作製と同じ工程、条件、成膜装置についてはその説明を省略し、異なる工程のみ説明する。

準備工程では、ポリウレタン樹脂、ＤＭＦ、添加剤及び発泡調整用の調整有機溶媒を配合する。ポリウレタン樹脂、ＤＭＦ、添加剤を混合しポリウレタン樹脂を溶解させた後、凝固再生時のＤＭＦと水との置換を遅らせるため、所定量の調整有機溶媒を添加し樹脂エマルジョン４９を得る。調整有機溶媒には、水に対する溶解度がＤＭＦより小さく、ＤＭＦに溶解させたポリウレタン樹脂を凝固（ゲル化）させることなく、ポリウレタン樹脂を溶解させた溶液に均一に混合又は分散できるものを用いる。具体例としては、酢酸エチル、イソプロピルアルコール等を挙げることができる。調整有機溶媒の添加量を変えることで、ポリウレタンシート３の内部に形成される微発泡６の大きさや量（個数）を制御することができ、ポリウレタンシート３の圧縮率を調整することができる。本例では、ポリウレタンシート３の圧縮率を上述した範囲に設定するため、調整有機溶媒の添加量を樹脂エマルジョン４９の１００部に対して２０〜４５部の範囲とすることが好ましい。

凝固再生工程では、樹脂エマルジョン４９が塗布された成膜基材４３が凝固液２５に導入され、ポリウレタン樹脂を凝固再生させる。凝固液２５中では、まず、樹脂エマルジョン４９の表面にスキン層２ａが形成されるが、樹脂エマルジョン４９に調整有機溶媒が添加されているため、樹脂エマルジョン４９中のＤＭＦ及び調整有機溶媒と凝固液２５との置換の進行が遅くなる。このため、表面に形成されたスキン層２ａの内側には、ポリウレタンシート２のナップ層２ｂに形成された発泡５より平均孔径が小さくスキン層２ａに形成された微多孔より平均孔径が大きい微発泡６が略均等に形成される。

ここで、ポリウレタンシート２の発泡５及びポリウレタンシート３の微発泡６の形成について説明する。ポリウレタン樹脂の溶解に使用したＤＭＦは、ポリウレタン樹脂の溶解に一般に用いられる溶媒であり、水に対して任意の割合で混合することができる。このため、ポリウレタンシート２の作製では、凝固液２５にポリウレタン樹脂溶液４５を浸漬すると、まずポリウレタン樹脂溶液４５の表面でＤＭＦと凝固液２５との置換（ポリウレタン樹脂の凝固再生）が起こりスキン層２ａの微多孔が形成される。その後、凝固液２５がスキン層２ａの侵入しやすい部分からポリウレタン樹脂溶液４５内部に侵入するため、ＤＭＦと凝固液２５との置換が急速に進行する部分と遅れる部分とが生じ、比較的大きな発泡５が形成される。成膜基材４３に凝固液を浸透させないＰＥＴ製フィルムを使用することから、ポリウレタン樹脂溶液４５の表面側（スキン層２ａ側）からのみＤＭＦが溶出するため、発泡５は成膜基材４３側が大きく丸みを帯びた三角錘状となる。

これに対して、ポリウレタンシート３の作製では、ポリウレタン樹脂の溶解後に調整有機溶媒を添加して樹脂エマルジョン４９とする。調整有機溶媒は、水に対する溶解度がＤＭＦより小さいため、水（凝固液２５）中への溶出がＤＭＦより遅くなる。また、樹脂エマルジョン４９では、調整有機溶媒を添加した分、ＤＭＦ量が少なくなる。このため、ＤＭＦ及び調整有機溶媒と凝固液２５との置換速度が遅くなるので、ポリウレタンシート２のような発泡５の形成が抑制され、ポリウレタンシート３のスキン層２ａの内側には、微発泡６が概ね均等に分散して形成される。従って、微発泡６の平均孔径は、ポリウレタンシート２のナップ層２ｂの発泡５より小さくスキン層２ａの微多孔より大きくなる。また、微発泡６は、ＤＭＦ及び調整有機溶媒の脱溶媒に伴い形成されるため、微発泡６の平均孔径より小さい連通孔で立体網目状に連通される。

接合工程では、乾燥後のポリウレタンシート２、３がそれぞれ成膜基材４３から剥離され、ポリウレタンシート２のスキン層２ａの反対面側にポリウレタンシート３が接合される。接合には、ＤＭＦに少量のポリウレタン樹脂を溶解させた接合溶液を使用する。このポリウレタン樹脂には、ポリウレタンシート２、３と同じポリウレタン樹脂が使用される。ポリウレタン樹脂の溶解量は、ポリウレタンシート２、３の接合が可能であればよく、例えば、１〜５％程度でよい。ポリウレタンシート２、３を接合溶液を介して接触させ、加圧しながら加熱する。ＤＭＦを揮発させることでポリウレタンシート２、３がポリウレタン樹脂を介して接合される。なお、ポリウレタンシート３はスキン層２ａが形成された反対面側が接合される。

バフ処理工程では、ポリウレタンシート３のポリウレタンシート２が接合された反対面側にバフ処理が施される。図４（Ａ）に示すように、巻取ローラ４２に巻き取られたポリウレタンシート２、３はそれぞれ成膜基材４３のＰＥＴ製フィルム上に形成されている。成膜時にはポリウレタンシート２、３の厚さにはいずれもバラツキが生じるため、略平坦な成膜基材４３上に形成されたポリウレタンシート２、３の表面（成膜基材４３と反対面側）には凹凸が形成されている。成膜基材４３を剥離したポリウレタンシート２、３を接合した後、図４（Ｂ）に示すように、ポリウレタンシート２の研磨面Ｐ側に、平坦な表面を有する圧接ローラ６５の表面を圧接することで、研磨面Ｐが平坦となり、ポリウレタンシート３のポリウレタンシート２が接合された反対面Ｑ１側に凹凸が出現する。反対面Ｑ１側に出現した凹凸がバフ処理で除去される。本例では、連続的に製造されたポリウレタンシート２、３が帯状のため、研磨面Ｐに圧接ローラ６５を圧接しながら、反対面Ｑ１側が連続的にバフ処理される。これにより、図４（Ｃ）に示すように、反対面Ｑ１側がバフ処理されて平坦な反対面Ｑが形成されるため、接合されたポリウレタンシート２、３の全体の厚さのバラツキが解消される。なお、図４（Ａ）では、ポリウレタンシート２、３に形成された発泡５、微発泡６を捨象して示している。また、図４（Ｃ）では説明をわかりやすくするために研磨面Ｐ及び反対面Ｑを平坦に示しているが、接合されたポリウレタンシート２、３では両面共にポリウレタンシート２、３の全体の厚さが一様となる凹凸を呈しており、基材７を貼り合わせること又は研磨機に装着することで研磨面Ｐが略平坦となる。

図２に示すように、ラミネート加工工程では、ポリウレタンシート３のバフ処理された面（反対面Ｑ）側に基材７を貼り合わせる。基材７のポリウレタンシート３と反対面側には、一面側に剥離紙９が貼付された両面テープ８の他面側を貼り合わせる。そして、円形等の所望の形状に裁断した後、汚れや異物等の付着が無いことを確認する等の検査を行い研磨パッド１を完成させる。

得られた研磨パッド１で被研磨物の仕上げ研磨加工を行うときは、例えば、両面研磨機の上定盤、下定盤にそれぞれ研磨パッド１が貼付される。両面研磨機では、被研磨物が上定盤及び下定盤にそれぞれ貼付された２枚の研磨パッド１間に挟まれて両面同時に研磨加工される。研磨パッド１を貼付する面、すなわち、上定盤の下面及び下定盤の上面は、いずれも平坦に形成されている。このため、上定盤、下定盤に貼付された研磨パッド１は、いずれも平坦な研磨面Ｐを形成する。

（作用）
次に、本実施形態の研磨パッド１の作用等について説明する。

本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２のスキン層２ａが形成された反対面側にポリウレタンシート３が接合されている。ポリウレタンシート３に形成された微発泡６の平均孔径がポリウレタンシート２のスキン層２ａの微多孔より大きくナップ層２ｂの発泡５より小さいことから、ポリウレタンシート３の圧縮率がポリウレタンシート２より小さくなり、ポリウレタンシート３では外力に対する変形量がポリウレタンシート２より小さくなる。このため、接合されたポリウレタンシート２、３を連続的にバフ処理するときに、ポリウレタンシート２の伸縮がポリウレタンシート３で抑制される。従って、ポリウレタンシート２、３の全体の厚さが一様となるように安定したバフ処理が可能となるので、厚さのバラツキを解消して全体の厚さ精度を向上させることができる。得られた研磨パッド１を研磨機の定盤に貼付し被研磨物の仕上げ研磨加工に使用することで、厚さ精度の向上で平坦化したスキン層２ａの表面で被研磨物が略均等に押し付けられるので、被研磨物の平坦性を向上させることができる。

また、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２にポリウレタンシート３が接合されるため、ポリウレタンシート３の外力に対する変形量がポリウレタンシート２より小さいことから、ポリウレタンシート２の弾力性が抑制される。このため、研磨加工時に被研磨物が移動しても、ポリウレタンシート２が変形しつつスキン層２ａの表面が被研磨物の加工面の全面に当接するように押し付けられるので、被研磨物の加工面の周縁部が中心部より過度に研磨加工されるロールオフを低減することができる。

更に、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート３の圧縮率が１％〜５％に設定されている。圧縮率が１％より小さいとポリウレタンシート３が硬くなり過ぎるため、研磨加工時にポリウレタンシート２が被研磨物の移動に対して変形しにくくなり、スキン層２ａの表面で被研磨物を略均等に押し付けることができなくなる。反対に、圧縮率が５％より大きいとバフ処理時にポリウレタンシート２の伸縮の抑制が不十分となり厚さ精度の向上が不十分となる。従って、圧縮率を上述した範囲に設定することで、バフ処理時の厚さ精度の向上、及び、研磨加工時の被研磨物の平坦性の向上を実現することができる。

また更に、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２、３がいずれもポリウレタン樹脂で形成されている。これら２枚のポリウレタンシート２、３の接合時には、同じポリウレタン樹脂を溶解した接合溶液が使用される。ポリウレタンシート２、３が同じ材質のポリウレタン樹脂で接合されるため、接合面での親和性が異種材料の接合より優れるので、ポリウレタンシート２、３を容易かつ確実に接合することができる。

更にまた、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２、３の接合後、ポリウレタンシート３のポリウレタンシート２が接合された反対面Ｑ側がバフ処理されている。このため、ポリウレタンシート２のミクロな平坦性を有するスキン層２ａを減少させることなくポリウレタンシート２、３の全体の厚さ精度を向上させてマクロな平坦性を向上させることができる。

また、図５に示すように、ポリウレタンシート２のみを使用して研磨面Ｐの反対面側をバフ処理した研磨パッド１２では、バフ処理によりある程度の厚さ精度が得られるため、被研磨物、例えば、現状の主流である片面あたり４０ギガバイト程度の容量を有するハードディスク用基板の仕上げ研磨加工に使用しても十分な平坦性を得ることができる。ところが、片面あたり６０ギガバイト以上の次世代型ハードディスク用基板の仕上げ研磨加工では、ナップ層２ｂの発泡５の変形による弾力性のためか、平坦性はよいが、基板端部がたれる、いわゆるロールオフが大きくなる。また、ポリウレタンシート２は、バフ処理された面で発泡５が開口するため、基材７等との貼り合わせに要する接着面積が減少することから、研磨加工時にポリウレタンシート２のずれ等が生じることがある。これに対して、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２に接合されたポリウレタンシート３がバフ処理されるため、ポリウレタンシート３の微発泡６が開口しても、基材７との接着面積を確保してずれを防止することができる。また、研磨加工時にポリウレタンシート２の平坦なスキン層２ａが被研磨物に押し付けられるので、スクラッチ等を防止することができると共に、ポリウレタンシート２の弾力性がポリウレタンシート３で抑制されるので、被研磨物のロールオフが低減し平坦性を向上させることができる。従って、上述した次世代型ハードディスク用基板等の高精度の平坦性が要求される被研磨物の仕上げ研磨加工に際しても、十分な平坦性を得ることができる。

更に、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート３の反対面Ｑ側にＰＥＴ製フィルムの基材７が貼り合わされている。このため、ポリウレタンシート２、３が基材７に支持されるので、研磨パッド１の搬送時や研磨機への装着時の取り扱いを容易にすることができる。

従来研磨パッドの製造に用いられる湿式成膜法では、粘性を有するポリウレタン樹脂溶液の成膜基材への塗布時に生じる塗布厚さのバラツキやポリウレタン樹脂の凝固再生時に生じる脱溶媒のバラツキにより得られるポリウレタンシートに厚さのバラツキが生じる。厚さのバラツキを減少させるため、研磨パッドの表面にバフ処理が施されるが、仕上げ研磨加工に有効なスキン層がバフ処理で消失してしまい、ナップ層に形成された発泡がポリウレタンシートの表面で開口するため、被研磨物の平坦性を向上させることが難しい。元々、スキン層の厚さがポリウレタンシートの厚さのバラツキより小さいため、スキン層を残しつつバフ処理しても、ポリウレタンシートの厚さのバラツキを十分改善することはできない。却って、スキン層の厚さが部分的に薄くなり、研磨加工中に短時間でスキン層が摩耗してナップ層の発泡が開口しやすくなるため、表面状態が不均一となり被研磨物の平坦性を低下させる。一方、バフ処理時には、ポリウレタンシートのナップ層に形成された発泡が変形するため、ポリウレタンシートが伸縮する。このため、ポリウレタンシートの厚さが一様となるような安定したバフ処理ができず、もとのシートよりは厚さ精度が改善されるものの、ポリウレタンシートの（バフ処理時にかかる）テンション斑の分、厚さ精度を低下させてしまう。ポリウレタンシートの伸縮を防止するために発泡の形成を抑制すると、ポリウレタンシートが硬くなるため、研磨加工時に被研磨物の表面にスクラッチ等が生じて平坦性を損なうことがある。本実施形態は、これらの問題を解決することができる研磨パッドである。

なお、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート２、３を同じポリウレタン樹脂製とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリウレタンシート３に代えてＰＥＴ製等のシートやポリウレタン樹脂等を含浸した不織布シートを使用してもよく、バフ処理時にポリウレタンシート２の伸縮が抑制できればよい。また、本実施形態の研磨パッド１では、ポリウレタンシート３の作製に調整有機溶媒を添加する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、ポリウレタンシート２のスキン層２ａの微多孔より平均孔径が大きくナップ層２ｂの発泡５より平均孔径が小さい微発泡６が形成されていればよい。換言すれば、発泡５の形成が抑制されていればよく、例えば、湿式成膜法では、凝固浴２５にＤＭＦを添加しておくようにしてもよい。このようにすれば、ポリウレタン樹脂の凝固再生時に脱溶媒の進行が遅くなるため、発泡５の形成を抑制することができる。

また、本実施形態では、ポリウレタンシート２、３の接合に、少量のポリウレタン樹脂をＤＭＦに溶解させた接合溶液を使用する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＤＭＦのみを使用しても、ポリウレタンシート２、３の接合面のポリウレタンがＤＭＦにより軟化するため、加圧することで十分接合可能である。また、ポリウレタンシート２、３の接合面を加熱により軟化させ接合するようにしてもよい。もちろん、接着剤等を使用することも可能である。

更に、本実施形態では、ポリウレタンシート３の反対面Ｑ側にＰＥＴ製フィルムの基材７を貼り合わせる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、不織布や織布等を基材７としてもよい。基材７を貼り合わせずに直接両面テープ８を貼り合わせてもよい。また、基材７、両面テープ８をいずれも貼り合わせることなく、接合したポリウレタンシート２、３を研磨加工に使用することもできる。この場合は、研磨機の定盤に研磨パッドを装着する際に接着剤や両面テープを使用すればよい。

また更に、本実施形態では、ポリウレタン樹脂溶液４５、樹脂エマルジョン４９の塗布にナイフコータ４６を例示したが、例えば、リバースコータ、ロールコータ等を用いてもよく、成膜基材４３に略均一な厚さに塗布可能であれば特に制限されるものではない。また、本実施形態では、ポリウレタン樹脂の乾燥にシリンダ乾燥機５０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱風乾燥機等を用いてもよい。

更にまた、本実施形態では、ポリウレタンシート２が接合されたポリウレタンシート３は、バフ機等でポリウレタンシート２が接合された反対面側がバフ処理されるが、バフ処理量はポリウレタンシート２、３の全体の厚さの最大値と最小値との差の２倍以上とすることが望ましい。バフ処理ではサンドペーパーやダイヤモンドバフロール等の種々のものが使用されるが、均一な処理（研削除去）ができるものであればいずれも使用できる。このとき、バフ番手（砥粒の粗さを示す番号）を高くする程、細かな砥粒で研削でき均一なバフ処理ができる。更に、バフ処理を、１回目で低いバフ番手（粗い砥粒）で研削をし、２回目で１回目より高いバフ番手のもので研削量を小さくしてバフ仕上げ処理することで、厚み精度を更に上げることもできる。

以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド１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、ポリウレタンシート２、３の作製にポリウレタン樹脂としてポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ポリウレタン樹脂を用いた。ポリウレタンシート２の作製では、３０％ポリウレタン樹脂溶液１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、顔料としてカーボンブラック３０％を含むＤＭＦ分散液４０部、成膜安定剤の疎水性活性剤２部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液４５を調製した。一方、ポリウレタンシート３の作製では、調整有機溶媒の酢酸エチルの４５部を添加する以外はポリウレタン樹脂溶液４５の調製と同様にして樹脂エマルジョン４９を調製した。また、洗浄工程での洗浄効果を高めるために凝固再生後の洗浄を温水で行った。ポリウレタンシート３のポリウレタンシート２が接合された反対面側をバフ処理量０．１４ｍｍとしバフ番手♯１８０のサンドペーパーを使用してバフ処理し、基材７、両面テープ８を貼り合わせて実施例１の研磨パッド１を製造した。

（実施例２）
実施例２では、ポリウレタンシート３の作製で、酢酸エチルの２０部を添加し樹脂エマルジョン４９を調製する以外は実施例１と同様にして実施例２の研磨パッド１を製造した。

（比較例１）
比較例１では、実施例１で作製したポリウレタンシート２のみを使用し、基材７、両面テープ８を貼り合わせて比較例１の研磨パッドを製造した。

（比較例２）
比較例２では、実施例１で作製したポリウレタンシート２のみを使用し、スキン層２ａの反対面側をバフ処理量０．１４ｍｍでバフ処理し、基材７、両面テープ８を貼り合わせて比較例２の研磨パッドを製造した（図５参照）。

（物性評価）
次に、各実施例及び比較例で作製した研磨パッドについて、厚さ、かさ密度、圧縮率、圧縮弾性率及びＡ硬度の各物性値を測定した。厚さの測定は、ダイヤルゲージ（最小目盛り０．０１mm）を使用し加重１００ｇ／ｃｍ^２をかけて測定した。縦１ｍ×横１ｍのポリウレタンシート２、３を縦横１０ｃｍピッチで最小目盛りの１０分の１（０．００１mm）まで読み取り、厚さの平均値、標準偏差σを求めた。かさ密度は、単位面積あたりの重量を測定し、厚さの測定結果を用いて算出した。圧縮率及び圧縮弾性率は、日本工業規格（ＪＩＳ L １０２１）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、初荷重で３０秒間加圧した後の厚さｔ_０を測定し、次に最終圧力のもとで５分間放置後の厚さｔ_１を測定した。全ての荷重を除き、５分間放置後、再び初荷重で３０秒間加圧した後の厚さｔ_０’を測定した。圧縮率は、圧縮率（％）＝（ｔ_０−ｔ_１）／ｔ_０×１００で算出し、圧縮弾性率は、圧縮弾性率（％）＝（ｔ_０’−ｔ_１）／（ｔ_０−ｔ_１）×１００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硬度は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）に従い、バネを介して試験片表面へ押し付けられた押針の押し込み深さから求めた。厚さ、かさ密度、圧縮率、圧縮弾性率及びＡ硬度の測定結果を下表１に示す。

表１に示すように、比較例１、比較例２では、ポリウレタンシート２のみを使用するため、厚さの平均値がそれぞれ０．７９ｍｍ、０．８６ｍｍを示している。厚さの標準偏差σは、比較例１では０．００８ｍｍを示し、バフ処理を行った比較例２では、０．００４ｍｍを示し比較例１より小さくなっている。かさ密度は、発泡５の形成されたポリウレタンシート２を使用した比較例１では０．４７ｇ／ｃｍ^３を示し、比較例２では０．５１ｇ／ｃｍ^３を示している。また、圧縮率は、比較例１では９．４％を示し、比較例２では１１．０％を示している。Ａ硬度についても、比較例１より比較例２が低い結果を示している。これは、比較例２では、バフ処理によって、ポリウレタンシート２の発泡５が変形しやすくなったためであると考えられる。

これに対して、実施例１、実施例２では、ポリウレタンシート２、３を接合して使用するため、厚さの平均値がそれぞれ１．０２ｍｍ、０．９６ｍｍを示している。厚さの標準偏差σはいずれも０．００３ｍｍを示しており、バフ処理を行っていない比較例１より小さく抑制されている。また、かさ密度、圧縮率については、ポリウレタンシート２のみの比較例１、比較例２より、かさ密度が大きくなり、圧縮率が小さくなっている。このことから、バフ処理時に生じるポリウレタンシート２の伸縮がポリウレタンシート３により抑制されるため、バフ処理で厚さ精度が向上することが判る。圧縮弾性率が、実施例１では９４．３％、実施例２では９４．２％を示していることから、ポリウレタンシート２にポリウレタンシート３を接合しても弾力性を残していることが判る。この実施例１、２の研磨パッド１で仕上げ研磨加工を行うことで、被研磨物の表面を高精度に平坦化することが期待できる。

（研磨性能評価）
次に、各実施例及び比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件でアルミニウム基板の仕上げ研磨加工を行い、研磨量、研磨レート、ロールオフ、うねりにより研磨性能を評価した。研磨量は、研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少を測定して求めた。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、研磨量の測定値、アルミニウム基板の研磨面積及び比重から算出した。ロールオフは、アルミニウム基板の周縁部が中心部より過度に研磨加工されることで生じ、平坦性を評価するための測定項目の１つである。測定方法としては、例えば、光学式表面粗さ計にて外周端部から中心に向かい０．３ｍｍの位置より半径方向に２ｍｍの範囲で２次元プロファイル像を得る。得られた２次元プロファイル像において、半径方向をＸ軸、厚さ方向をＹ軸としたときに、外周端部からＸ＝０．５ｍｍおよびＸ＝１．５ｍｍの座標位置のＹ軸の値がＹ＝０となるようにレベリング補正し、このときの２次元プロファイル像のＸ＝０．５〜１．５ｍｍ間におけるＰＶ値をロールオフとしてナノメートル単位で表したものである。被研磨物が３．５インチのアルミニウム基板の場合は、半径で表すと４６〜４７ｍｍの間のＰＶ値となる。うねり（waviness）は、表面精度（平坦性）を評価するための測定項目の１つであり、光学式非接触表面粗さ計で観察した単位面積当たりの表面像のうねり量（Ｗａ）を、オングストローム（Å）単位で表したものである。ロールオフ及びうねりの測定には、表面粗さ測定機（Ｚｙｇｏ社製、型番Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ５０２２）を使用した。研磨レート、ロールオフ、うねりの測定結果を下表２に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、９Ｂ−５Ｐポリッシングマシン
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
加工圧力：１００ｇ／ｃｍ^２
スラリー：コロイダルシリカスラリー
スラリー供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎ
被研磨物：ハードディスク用アルミニウム基板
（外径９５ｍｍφ、内径２５ｍｍ、厚さ１．２７ｍｍ、一次研磨上がり）
目標研磨量：０．３μｍ／片面（研磨量が同じとなるように研磨時間を調整した）

表２に示すように、ポリウレタンシート２のみを使用した比較例１の研磨パッドでは、発泡５の変形によるポリウレタンシート２の変形のため、研磨レートが０．１８３μｍ／分を示し、平坦性を表すロールオフが１２．４ｎｍ、うねりが２．２６Åであった。また、スキン層２ａの反対面側をバフ処理したポリウレタンシート２を使用した比較例２の研磨パッドでは、うねりが１．８８Åとなり、バフ処理によって厚さ精度が向上しうねりが良化したことが判る。しかしながら、一方で研磨レートが０．１３２μｍ／分となり、ロールオフが１３．０ｎｍとなったことから、バフ処理によって発泡５のセル形状が切り取られることで変形しやすくなり、ロールオフが悪化したと考えられる。

これに対して、ポリウレタンシート２、３を接合して使用した実施例１、実施例２の研磨パッド１では、全体として圧縮率が小さくなる（表１も参照）ため、研磨レートがそれぞれ０．２５３μｍ／分、０．２４０μｍ／分となり比較例１より大きい数値を示した。また、うねりがそれぞれ１．９７Å、１．９９Åとなった。これは、バフ処理によって厚さ精度が向上したためと考えられる。更に、ロールオフがそれぞれ１．４ｎｍ、１．６ｎｍとなり、比較例１、２よりよい結果となった。これは、ポリウレタンシート２にポリウレタンシート３を接合したことで、発泡５の変形を抑制し、圧縮率を低く抑えることができたためと考えられる。以上のことから、ポリウレタンシート２にポリウレタンシート３を接合して使用することで、平坦性に優れたスキン層を有し、優れた研磨特性を達成することができる研磨パッド１を得ることができることが判った。

本発明は被研磨物の平坦性を向上させることができる仕上げ用研磨布を提供するため、研磨布の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

本発明に係る仕上げ用研磨パッドを示す断面図である。 実施形態の研磨パッドの製造工程を示す工程図である。 研磨パッドのポリウレタンシートの製造に用いる成膜装置の概略構成を示す正面図である。 バフ処理工程でのポリウレタンシートの状態変化を示す断面図であり、（Ａ）は成膜基材に形成されたときの状態、（Ｂ）は２枚のポリウレタンシートを接合した後、研磨面を圧接ローラに圧接したときの状態、（Ｃ）はバフ処理後に圧接ローラを取り外したときの状態をそれぞれ示す。 内部に発泡が形成されたポリウレタンシートを使用した従来の研磨パッドを示す断面図である。

符号の説明

Ｐ 研磨面
Ｑ 反対面
１ 研磨パッド（研磨布）
２ ポリウレタンシート（軟質プラスチックシート）
２ａ スキン層
２ｂ ナップ層（発泡層）
３ ポリウレタンシート（発泡プラスチックシート）
５ 発泡
６ 微発泡

Claims (7)

1. 湿式成膜法により形成され、ミクロな平坦性を有するスキン層と、前記スキン層の内側に配され厚さ方向に長い発泡が形成された発泡層とを有する軟質プラスチックシートを備えた仕上げ用研磨布において、前記軟質プラスチックシートは、前記スキン層が形成された反対面側に、湿式成膜法により形成され、前記発泡層に形成された発泡より平均孔径が小さい微発泡が形成された発泡プラスチックシートが接合されており、前記発泡プラスチックシートの前記軟質プラスチックシートが接合された反対面側が前記発泡プラスチックシート及び前記軟質プラスチックシートの全体の厚さが一様となり、かつ、前記スキン層の表面でのマクロなうねりを除去するように、前記発泡プラスチックシート及び前記軟質プラスチックシートが接合された状態でバフ処理されているとともに、前記スキン層の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面を構成することを特徴とする研磨布。
2. 前記発泡プラスチックシートは、該発泡プラスチックシートの内部に前記微発泡が略均等に形成されており、圧縮率が前記軟質プラスチックシートより小さいことを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
3. 前記発泡プラスチックシートは、圧縮率が１％〜５％の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の研磨布。
4. 前記発泡プラスチックシート及び前記軟質プラスチックシートは、いずれもポリウレタン樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
5. 前記発泡プラスチックシート及び前記軟質プラスチックシートは、ポリウレタン樹脂で接合されていることを特徴とする請求項４に記載の研磨布。
6. 前記発泡プラスチックシートのバフ処理された面側に、両面テープが更に貼り合わされていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の研磨布。
7. 前記発泡プラスチックシートと前記両面テープとの間に、少なくとも可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される１種の基材が更に貼り合わされていることを特徴とする請求項６に記載の研磨布。

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