JP5502661B2 - 化合物半導体ウエハの研磨方法 - Google Patents
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Description
本発明は化合物半導体ウエハの研磨方法、そして前記研磨方法を用いる化合物半導体ウエハの製造方法に関する。
近年、集積回路の高集積化及び多層配線化に伴い、集積回路が形成される化合物半導体ウエハには、高精度の平坦性が求められている。化合物半導体ウエハを研磨するための研磨法としては、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）が知られている。ＣＭＰは、被研磨基材表面を、砥粒のスラリーを滴下しながら研磨材（パッド）により研磨する方法である。
これに対し、ＳｉＣやＧａＡｓなどのウエハを研削後に平坦化するためには、ダイヤモンドやアルミナなど機械的要素の高い砥粒を研磨材の上に供給および噴霧することよって研磨されている。すなわち、ＳｉＣやＧａＡｓなどの化合物半導体ウエハの研磨には、レーヨンからなる織布を用いた研磨布などが用いられているが、砥粒の種類によっては研磨傷の発生が多くなることがあり、研磨効率と表面仕上げ粗さの低減や研磨傷の低減を両立することは難しかった。
一方、不織布タイプの研磨布については、近年、より高い平坦化性能を得ること等を目的とする極細繊維束から形成される不織布を用いて得られる不織布タイプの研磨パッドが知られている（例えば、下記特許文献１〜４）。具体的には、例えば、特許文献１には、平均繊度が０．０００１〜０．０１ｄｔｅｘのポリエステル極細繊維束が絡合してなる不織布と、その不織布内部空間に存在するポリウレタンを主成分とした高分子弾性体とから構成されるシート状物からなる研磨パッドが記載されている。このような研磨パッドによれば、従来よりも高精度な研磨加工が実現されることが記載されている。
これに対し、ＳｉＣやＧａＡｓなどのウエハを研削後に平坦化するためには、ダイヤモンドやアルミナなど機械的要素の高い砥粒を研磨材の上に供給および噴霧することよって研磨されている。すなわち、ＳｉＣやＧａＡｓなどの化合物半導体ウエハの研磨には、レーヨンからなる織布を用いた研磨布などが用いられているが、砥粒の種類によっては研磨傷の発生が多くなることがあり、研磨効率と表面仕上げ粗さの低減や研磨傷の低減を両立することは難しかった。
一方、不織布タイプの研磨布については、近年、より高い平坦化性能を得ること等を目的とする極細繊維束から形成される不織布を用いて得られる不織布タイプの研磨パッドが知られている（例えば、下記特許文献１〜４）。具体的には、例えば、特許文献１には、平均繊度が０．０００１〜０．０１ｄｔｅｘのポリエステル極細繊維束が絡合してなる不織布と、その不織布内部空間に存在するポリウレタンを主成分とした高分子弾性体とから構成されるシート状物からなる研磨パッドが記載されている。このような研磨パッドによれば、従来よりも高精度な研磨加工が実現されることが記載されている。
しかしながら、特許文献１〜４に記載されたような研磨パッドにおいては、繊度の小さい短繊維の極細繊維をニードルパンチ処理することにより得られる不織布を用いているために、見掛け密度が低く、空隙率も高かった。そのために、柔らかく剛性が低い研磨パッドしか得らないため、機械的要素の高い研磨では、長時間の研磨に耐えられなかった。このように、上記研磨パッドは寿命が短いなどの問題を有することから、仕上研磨工程など以外には採用されていなかった。
また、特許文献５〜７については、ＳｉＣなどの化合物半導体の研磨に際し、砥粒に添加する添加剤に関する記載はあるものの、不織布を研磨材として用いることは明記されていない。
また、特許文献５〜７については、ＳｉＣなどの化合物半導体の研磨に際し、砥粒に添加する添加剤に関する記載はあるものの、不織布を研磨材として用いることは明記されていない。
本発明は、化合物半導体ウエハの研磨において、研磨レートに優れるとともに研磨傷（以下、スクラッチと称することもある）を発生させにくい研磨方法を提供することを目的とする。
本発明者等は、化合物半導体ウエハの研磨において、特定の研磨材と特定の砥粒を組み合せて用いることで、上記課題を解決するに至った。すなわち、本発明は、研磨材と、砥粒を含有するスラリーを用いて化合物半導体ウエハを研磨する研磨方法であって、前記研磨材が、平均断面積が０．０１μｍ2〜３０μｍ2である極細単繊維からなる不織布及び高分子弾性体を、不織布／高分子弾性体の質量比が９０／１０〜５５／４５となる範囲で含み、かつ、０．７０ｇ／ｃｍ3〜１．２ｇ／ｃｍ3の見掛け密度及び４５Ｄ〜７５ＤのＪＩＳ硬度を有し、前記砥粒は、０．０１μｍ〜２０μｍの平均粒径を有する、研磨方法である。
本発明の研磨方法によれば、化合物半導体ウエハの研磨において、研磨レートに優れるとともにスクラッチの発生が抑制された化合物半導体ウエハが得られる。
以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態により、何ら限定されるものではない。
本実施形態の研磨方法は、研磨材と、砥粒を含有するスラリー（以後、“砥粒スラリー”と呼ぶこともある）を用いて化合物半導体ウエハを研磨する方法である。その具体例としては、例えば、研磨材と化合物半導体ウエハとの間に砥粒スラリーを流入させて、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰという呼ぶこともある）により、化合物半導体ウエハを研磨する方法が挙げられる。
本実施形態の研磨方法は、研磨材と、砥粒を含有するスラリー（以後、“砥粒スラリー”と呼ぶこともある）を用いて化合物半導体ウエハを研磨する方法である。その具体例としては、例えば、研磨材と化合物半導体ウエハとの間に砥粒スラリーを流入させて、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰという呼ぶこともある）により、化合物半導体ウエハを研磨する方法が挙げられる。
以下、本実施形態の各構成要素について詳細に説明する。
１．研磨材
本実施形態の研磨材は、平均断面積が０．０１μｍ2〜３０μｍ2である極細単繊維からなる不織布及び高分子弾性体を、不織布／高分子弾性体の質量比が９０／１０〜５５／４５となる範囲で含む。また、本実施形態の研磨材は、０．７０ｇ／ｃｍ3〜１．２ｇ／ｃｍ3の見掛け密度及び４５Ｄ〜７５ＤのＪＩＳ硬度を有する。
１．研磨材
本実施形態の研磨材は、平均断面積が０．０１μｍ2〜３０μｍ2である極細単繊維からなる不織布及び高分子弾性体を、不織布／高分子弾性体の質量比が９０／１０〜５５／４５となる範囲で含む。また、本実施形態の研磨材は、０．７０ｇ／ｃｍ3〜１．２ｇ／ｃｍ3の見掛け密度及び４５Ｄ〜７５ＤのＪＩＳ硬度を有する。
本実施形態の研磨材は、不織布に高分子弾性体が充填されて複合化された構造を有する。高分子弾性体は不織布の内部に含浸されていることが好ましい。
本実施形態の研磨材は、従来から知られた、一般的な研磨材に比べて、空隙を除いた部分の体積割合（研磨材充填率）が高い、すなわち、空隙率が低い。
本実施形態の研磨材充填率は特に限定はされないが、好ましくは５５〜９５％の範囲であり、より好ましくは６０〜９０％の範囲である。前記研磨材充填率が５５％未満の場合には、研磨レートと平坦化性能、および研磨安定性が低下する。一方、研磨材充填率が９５％を超える場合には、砥粒スラリーの保持性が低下するため研磨レートが低下する。また、研磨材の剛性が高くなりすぎることにより、被研磨基材の表面の反りやうねりに追従しにくくなり、その結果、研磨傷の発生が多くなったり、被研磨基材の全表面に対する平坦性が低下したりする。
なお、前記研磨材充填率は、研磨材の見掛け密度を求め、また、研磨材の各構成材料の構成比率およびそれぞれの密度から空隙率が０％のときの密度（理論密度）を算出し、「研磨材の見掛け密度／理論密度×１００（％）」の式により算出することができる。
本実施形態の研磨材は、従来から知られた、一般的な研磨材に比べて、空隙を除いた部分の体積割合（研磨材充填率）が高い、すなわち、空隙率が低い。
本実施形態の研磨材充填率は特に限定はされないが、好ましくは５５〜９５％の範囲であり、より好ましくは６０〜９０％の範囲である。前記研磨材充填率が５５％未満の場合には、研磨レートと平坦化性能、および研磨安定性が低下する。一方、研磨材充填率が９５％を超える場合には、砥粒スラリーの保持性が低下するため研磨レートが低下する。また、研磨材の剛性が高くなりすぎることにより、被研磨基材の表面の反りやうねりに追従しにくくなり、その結果、研磨傷の発生が多くなったり、被研磨基材の全表面に対する平坦性が低下したりする。
なお、前記研磨材充填率は、研磨材の見掛け密度を求め、また、研磨材の各構成材料の構成比率およびそれぞれの密度から空隙率が０％のときの密度（理論密度）を算出し、「研磨材の見掛け密度／理論密度×１００（％）」の式により算出することができる。
本実施形態の研磨材は、極細単繊維からなる不織布及び高分子弾性体を含むが、当該極細単繊維は、当該高分子弾性体により集束されて、繊維束を形成していることが好ましい。極細単繊維が集束されて形成される繊維束は、一本の太い繊維のような状態で存在しているため、研磨材の剛性が高くなる。極細単繊維が集束されていない場合には、極細単繊維が柔軟性を帯びるために、高い平坦化性能が得られない。また、繊維の抜けが多くなり、抜けた繊維に砥粒が凝集しやすくなり、それにより研磨傷が発生しやすくなる。
ここで、極細単繊維が集束されているとは、繊維束内部に存在する極細単繊維の大部分が、繊維束内部に存在する高分子弾性体により接着され拘束されている状態を意味する。
ここで、極細単繊維が集束されているとは、繊維束内部に存在する極細単繊維の大部分が、繊維束内部に存在する高分子弾性体により接着され拘束されている状態を意味する。
本実施形態における研磨材は、断面積が４０μｍ2以上の繊維束を含有することが好ましい。このような、太い繊維束を含有することにより、不織布の剛性をさらに高めることができる。なお、繊維束の断面積とは、繊維束断面における、繊維束を構成する極細単繊維及び繊維束内部に存在する高分子弾性体からなる断面の総面積である。
また、不織布の厚み方向断面に存在する単位面積当たりの繊維束数は特に限定はされないが、６００束／ｍｍ2以上であることが好ましく、１０００束／ｍｍ2以上であることがより好ましく、また、４０００束／ｍｍ2以下であることが好ましく、３０００束／ｍｍ2以下であることがより好ましい。４０００束／ｍｍ2以下である場合には、研磨材表面の砥粒の保持が充分となり、研磨レートが向上しやすい。
また、不織布の厚み方向断面に存在する単位面積当たりの繊維束数は特に限定はされないが、６００束／ｍｍ2以上であることが好ましく、１０００束／ｍｍ2以上であることがより好ましく、また、４０００束／ｍｍ2以下であることが好ましく、３０００束／ｍｍ2以下であることがより好ましい。４０００束／ｍｍ2以下である場合には、研磨材表面の砥粒の保持が充分となり、研磨レートが向上しやすい。
上述したように、本願実施例では、研磨材充填率は５５〜９５％の範囲であることが好ましく、このように繊維束が高密度で存在することにより、研磨の際に研磨材の表面に表出した繊維束が分繊またはフィブリル化することにより極細単繊維を形成し、これにより、砥粒の保持性が高くなるとともに、表面が柔軟になって、研磨傷の発生が抑制される。また、これにより研磨材の空隙率を低下させることができるために、研磨材の剛性が高くなる。
繊維束の平均長さは、特に限定されないが、１００ｍｍ以上、さらには、２００ｍｍ以上であることが、極細単繊維の繊維密度を容易に高めることができる点、研磨材の剛性を容易に高めることができる点、及び、繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。前記繊維束の長さが短すぎる場合には、極細単繊維の高密度化が困難で充分に高い剛性が得られず、研磨中に極細単繊維が抜けやすくなる。上限は、特に限定されず、例えば、後述するスパンボンド法により製造された長繊維ウェブを研磨材が含有する場合には、物理的に切れていない限り、数ｍ、数百ｍ、数ｋｍあるいはそれ以上の繊維長の繊維束が含まれてもよい。
また、複数の繊維束同士は、繊維束の外側に存在する高分子弾性体により結着されて、塊状に存在していることが好ましい。このように、繊維束同士が結着されることにより、
研磨材の形態安定性が向上して、研磨安定性が向上する。
また、複数の繊維束同士は、繊維束の外側に存在する高分子弾性体により結着されて、塊状に存在していることが好ましい。このように、繊維束同士が結着されることにより、
研磨材の形態安定性が向上して、研磨安定性が向上する。
本実施形態の研磨材中の不織布と高分子弾性体との比率は、質量比で、９０／１０〜５５／４５であり、この範囲であると、繊維束の断面積を大きくさせやすく、また、研磨材表面に表出する極細単繊維の密度を充分に高めることができるため、研磨安定性、研磨レートおよび平坦性性能をより高めることができる。前記比率は８５／１５〜６５／３５の範囲であることが好ましい。
高分子弾性体の質量比率が１０未満の場合には、繊維束の固定が不十分であることから、研磨材の形態変化が低下することで、研磨レートが低下する。また、研磨傷が増加する。また高分子弾性体の質量比率が４５を超える場合、研磨材の表面や内部に砥粒が保持でき難くなり、研磨レートが低下する。
高分子弾性体の質量比率が１０未満の場合には、繊維束の固定が不十分であることから、研磨材の形態変化が低下することで、研磨レートが低下する。また、研磨傷が増加する。また高分子弾性体の質量比率が４５を超える場合、研磨材の表面や内部に砥粒が保持でき難くなり、研磨レートが低下する。
本実施形態の研磨材の見掛け密度は、０．７ｇ／ｃｍ3〜１．２ｇ／ｃｍ3であり、この範囲であると適度な剛性に優れ、研磨レートに優れる。前記見掛け密度は０．８ｇ／ｃｍ3〜１．２ｇ／ｃｍ3の範囲であることが好ましい。
また、本実施形態の研磨材の２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］は、４５Ｄ〜７５Ｄである。前記Ｄ硬度［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］は５０Ｄ〜７０Ｄ程度であることが好ましい。前記Ｄ硬度［Ｄ（２３℃、ｄｒｙ）］が高すぎる場合には研磨傷が発生しやすくなり、低すぎる場合には平坦化性能が低下する傾向がある。
なお、本実施形態の研磨材は、表面に極細単繊維が高い繊維密度で形成されるために、極細単繊維を含有しない研磨材に比べて表面がソフトである。そのために、Ｄ硬度を高めてもスクラッチが発生しにくい。
なお、本実施形態の研磨材は、表面に極細単繊維が高い繊維密度で形成されるために、極細単繊維を含有しない研磨材に比べて表面がソフトである。そのために、Ｄ硬度を高めてもスクラッチが発生しにくい。
また、本実施形態の研磨材は、テーバー摩耗（摩耗輪Ｈ−２２、荷重５００ｇ、１０００回）での摩耗減量は特に限定されないが、１５０ｍｇ以下であることが好ましく、１００ｍｇ以下であることがより好ましい。摩耗減量が大きすぎる場合には、繊維が抜けやすくなり、そのために、研磨安定性が低下したり、脱落した繊維によりスクラッチが発生しやすくなる。また、研磨材の寿命も短くなる。
本実施形態の研磨材は、摩耗しにくい集束された高い繊維密度の極細単繊維の繊維束からなる不織布と、高分子弾性体との比率を調整することにより摩耗減量を適宜調整することができる。
本実施形態の研磨材は、摩耗しにくい集束された高い繊維密度の極細単繊維の繊維束からなる不織布と、高分子弾性体との比率を調整することにより摩耗減量を適宜調整することができる。
本実施形態の研磨材は、バフィング等による研磨材の平坦化処理や、ダイヤモンド等の研磨材のコンディショニングを用いた研磨前のシーズニング処理（コンディショニング処理）や、研磨時にドレッシィング処理を施すことにより、表面近傍に存在する繊維束を分繊、又はフィブリル化することにより研磨材表面に極細単繊維を形成させることができる。
研磨材表面の極細単繊維の繊維密度は特に限定されないが、６００本／ｍｍ2以上であることが好ましく、１０００本／ｍｍ2以上であることがより好ましく、２０００本／ｍｍ2以上であることがさらに好ましい。前記繊維密度が低すぎる場合には、砥粒の保持性が不充分になる傾向がある。前記繊維密度の上限は特に限定されないが、生産性の点から、１００００００本／ｍｍ2程度が好ましい。
また、研磨材表面の極細単繊維は立毛されていても、立毛されていなくても良い。極細単繊維が立毛されている場合には、研磨材の表面がより柔軟になるために研磨傷の低減効果がより高くなる。一方、極細単繊維の立毛の程度が低い場合には、ミクロ平坦性を重視する用途に有利となる。このように用途に応じて表面状態を適宜選択することが好ましい。
研磨材表面の極細単繊維の繊維密度は特に限定されないが、６００本／ｍｍ2以上であることが好ましく、１０００本／ｍｍ2以上であることがより好ましく、２０００本／ｍｍ2以上であることがさらに好ましい。前記繊維密度が低すぎる場合には、砥粒の保持性が不充分になる傾向がある。前記繊維密度の上限は特に限定されないが、生産性の点から、１００００００本／ｍｍ2程度が好ましい。
また、研磨材表面の極細単繊維は立毛されていても、立毛されていなくても良い。極細単繊維が立毛されている場合には、研磨材の表面がより柔軟になるために研磨傷の低減効果がより高くなる。一方、極細単繊維の立毛の程度が低い場合には、ミクロ平坦性を重視する用途に有利となる。このように用途に応じて表面状態を適宜選択することが好ましい。
１−１．不織布
本実施形態の研磨材に含まれる不織布は、平均断面積が０．０１μｍ2〜３０μｍ2の範囲である極細単繊維から構成される。前記平均断面積は、好ましくは０．１μｍ2〜２０μｍ2の範囲である。前記極細単繊維の平均断面積が０．０１μｍ2未満の場合には、不織布の表面近傍の極細単繊維が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下する。一方、前記極細単繊維の平均断面積が３０μｍ2を超える場合には、不織布の表面が粗くなりすぎて、研磨傷が発生しやすくなる。
本実施形態の研磨材に含まれる不織布は、平均断面積が０．０１μｍ2〜３０μｍ2の範囲である極細単繊維から構成される。前記平均断面積は、好ましくは０．１μｍ2〜２０μｍ2の範囲である。前記極細単繊維の平均断面積が０．０１μｍ2未満の場合には、不織布の表面近傍の極細単繊維が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下する。一方、前記極細単繊維の平均断面積が３０μｍ2を超える場合には、不織布の表面が粗くなりすぎて、研磨傷が発生しやすくなる。
本実施形態の不織布を構成する極細単繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート等から形成される芳香族ポリエステル繊維；ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリヒドロキシブチレート−ポリヒドロキシバリレート共重合体等から形成される脂肪族ポリエステル繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６−１２等から形成されるポリアミド繊維；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、塩素系ポリオレフィンなどのポリオレフィン繊維；エチレン単位を２５〜７０モル％含有する変性ポリビニルアルコール等から形成される変性ポリビニルアルコール繊維；ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマー等から形成されるエラストマー繊維；ビニロン繊維；及びアクリル繊維等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記極細単繊維の中でも、ガラス転移温度（Ｔg）が５０℃以上の繊維が好ましく、６０℃以上の繊維がより好ましい。また、吸水率が４質量％以下の繊維が好ましく、２質量％以下の繊維がより好ましい。
前記極細単繊維のガラス転移温度がこのような範囲である場合には、研磨材はより高い剛性を維持することができるために平坦化性能がさらに高くなり、また、研磨の際においても、剛性が経時的に低下することがなく、研磨安定性や研磨均一性に優れた研磨材が得られる。ガラス転移温度の上限は特に限定されない。
前記極細単繊維のガラス転移温度がこのような範囲である場合には、研磨材はより高い剛性を維持することができるために平坦化性能がさらに高くなり、また、研磨の際においても、剛性が経時的に低下することがなく、研磨安定性や研磨均一性に優れた研磨材が得られる。ガラス転移温度の上限は特に限定されない。
また、前記極細単繊維の吸水率が４質量％以下である場合には、研磨の際においても、研磨材の剛性の経時的な低下が抑制される。したがって、ラッピング性能の経時的な低下が抑制され、また、研磨レートや研磨不均一性や研磨傷などの基礎的なラッピング特性が変動しにくい研磨材が得られる。
このような極細単繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｔg７７℃、吸水率１質量％）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔg６７〜７７℃、吸水率１質量％）、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔg６７〜７７℃、吸水率１〜４質量％）、ポリブチレンナフタレート（Ｔg８５℃、吸水率１質量％）、ポリエチレンナフタレート（Ｔg１２４℃、吸水率１質量％）等から形成される芳香族ポリエステル系繊維；テレフタル酸とノナンジオールとメチルオクタンジオール共重合ポリアミド（Ｔg１２５〜１４０℃、吸水率１〜４質量％）等から形成される半芳香族ポリアミド系繊維、等が挙げられる。
特に、ＰＥＴおよびイソフタル酸変性ＰＥＴ等の変性ＰＥＴは、後述する海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートから極細単繊維を形成する湿熱処理工程において大幅に捲縮するために、緻密で高密度の不織布を形成することができること、研磨材の剛性を高めやすいこと、及び、研磨の際に水分による経時変化を発生しにくいこと、等の点からも好ましい。
このような極細単繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｔg７７℃、吸水率１質量％）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔg６７〜７７℃、吸水率１質量％）、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔg６７〜７７℃、吸水率１〜４質量％）、ポリブチレンナフタレート（Ｔg８５℃、吸水率１質量％）、ポリエチレンナフタレート（Ｔg１２４℃、吸水率１質量％）等から形成される芳香族ポリエステル系繊維；テレフタル酸とノナンジオールとメチルオクタンジオール共重合ポリアミド（Ｔg１２５〜１４０℃、吸水率１〜４質量％）等から形成される半芳香族ポリアミド系繊維、等が挙げられる。
特に、ＰＥＴおよびイソフタル酸変性ＰＥＴ等の変性ＰＥＴは、後述する海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートから極細単繊維を形成する湿熱処理工程において大幅に捲縮するために、緻密で高密度の不織布を形成することができること、研磨材の剛性を高めやすいこと、及び、研磨の際に水分による経時変化を発生しにくいこと、等の点からも好ましい。
１−２．高分子弾性体
本実施形態の研磨材に含まれる高分子弾性体は樹脂を含有する。高分子弾性体に含まれる樹脂は、単独でも２種類以上の組み合わせであってもよい。
前記樹脂の具体例としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル酸系エステル−（水添）イソプレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−水添イソプレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂が挙げられる。
本実施形態の研磨材に含まれる高分子弾性体は樹脂を含有する。高分子弾性体に含まれる樹脂は、単独でも２種類以上の組み合わせであってもよい。
前記樹脂の具体例としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル酸系エステル−（水添）イソプレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−水添イソプレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂が挙げられる。
本願実施形態の高分子弾性体に含まれる樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等のように、水素結合により結晶化あるいは凝集する樹脂が好ましい。そのような樹脂を含む高分子弾性体は、極細単繊維を集束したり、繊維束同士を結着したりするための接着性に優れている。また、研磨材の硬度を高め、研磨での経時的安定性に優れており、繊維の抜けも抑制される。
上記樹脂の中でも、研磨材の剛性、濡れ性、及び研磨の際の経時的安定性が高い点から、ポリウレタン系樹脂が好ましく、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有するポリウレタン系樹脂が特に好ましい。
また、ポリウレタン系樹脂の中でも水分散性ポリウレタン系樹脂が好ましい。水分散性ポリウレタン系樹脂は高濃度で粘度が低く、含浸浸透性にも優れているために、高充填しやすい。また、繊維に対する接着性にも優れている。
上記樹脂の中でも、研磨材の剛性、濡れ性、及び研磨の際の経時的安定性が高い点から、ポリウレタン系樹脂が好ましく、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有するポリウレタン系樹脂が特に好ましい。
また、ポリウレタン系樹脂の中でも水分散性ポリウレタン系樹脂が好ましい。水分散性ポリウレタン系樹脂は高濃度で粘度が低く、含浸浸透性にも優れているために、高充填しやすい。また、繊維に対する接着性にも優れている。
以下に、高分子弾性体に含まれる樹脂としてポリウレタン系樹脂を用いる場合について、代表例として詳しく説明する。
ポリウレタン系樹脂としては、平均分子量２００〜６０００の高分子ポリオールと有機ポリイソシアネ−トと、鎖伸長剤とを、所定のモル比で反応させることにより得られる各種のポリウレタン系樹脂が挙げられる。
ポリウレタン系樹脂としては、平均分子量２００〜６０００の高分子ポリオールと有機ポリイソシアネ−トと、鎖伸長剤とを、所定のモル比で反応させることにより得られる各種のポリウレタン系樹脂が挙げられる。
前記高分子ポリオールの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ（メチルテトラメチレングリコール）などのポリエーテル系ポリオールおよびその共重合体；ポリブチレンアジペートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンアジペート）ジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンセバケート）ジオール、ポリカプロラクトンジオールなどのポリエステル系ポリオールおよびその共重合体；ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオールなどのポリカーボネート系ポリオールおよびその共重合体；ポリエステルカーボネートポリオール等が挙げられる。また、必要に応じて、トリメチロールプロパン等の３官能アルコールやペンタエリスリトール等の４官能アルコールなどの多官能アルコール、又は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等の短鎖アルコールを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
特に、非晶性のポリカーボネート系ポリオール、脂環式ポリカーボネート系ポリオール、直鎖状ポリカーボネート系ポリオール、及び、これらのポリカーボネート系ポリオールとポリエーテル系ポリオール又はポリエステル系ポリオールとの混合物を用いることが、耐加水分解性や耐酸化性等の耐久性に優れた研磨材が得られる点から好ましい。
また、炭素数５以下、特には炭素数３以下のポリアルキレングリコール基を含有するポリウレタン樹脂は、水に対する濡れ性がとくに良好になる点から好ましい。
特に、非晶性のポリカーボネート系ポリオール、脂環式ポリカーボネート系ポリオール、直鎖状ポリカーボネート系ポリオール、及び、これらのポリカーボネート系ポリオールとポリエーテル系ポリオール又はポリエステル系ポリオールとの混合物を用いることが、耐加水分解性や耐酸化性等の耐久性に優れた研磨材が得られる点から好ましい。
また、炭素数５以下、特には炭素数３以下のポリアルキレングリコール基を含有するポリウレタン樹脂は、水に対する濡れ性がとくに良好になる点から好ましい。
前記有機ポリイソシアネートの具体例としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネート等の無黄変型ジイソシアネート；２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートポリウレタン等の芳香族ジイソシアネート、等が挙げられる。また、必要に応じて、３官能イソシアネートや４官能イソシアネートなどの多官能イソシアネートを併用してもよい。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中では、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが、繊維に対する接着性が高く、また、硬度が高い研磨材が得られる点から好ましい。
これらの中では、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが、繊維に対する接着性が高く、また、硬度が高い研磨材が得られる点から好ましい。
前記鎖伸長剤の具体例としては、例えば、ヒドラジン、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、ノナメチレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；ジエチレントリアミンなどのトリアミン類；トリエチレンテトラミンなどのテトラミン類；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオールなどのジオール類；トリメチロールプロパンなどのトリオール類；ペンタエリスリトールなどのペンタオール類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中では、ヒドラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミンおよびその誘導体、エチレントリアミンなどのトリアミンの中から２種以上組み合わせて用いることが、短時間で硬化反応が完了する点から好ましい。
また、鎖伸長反応時に、鎖伸長剤とともに、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのモノアミン類；４−アミノブタン酸、６−アミノヘキサン酸などのカルボキシル基含有モノアミン化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのモノオール類を併用してもよい。
これらの中では、ヒドラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミンおよびその誘導体、エチレントリアミンなどのトリアミンの中から２種以上組み合わせて用いることが、短時間で硬化反応が完了する点から好ましい。
また、鎖伸長反応時に、鎖伸長剤とともに、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのモノアミン類；４−アミノブタン酸、６−アミノヘキサン酸などのカルボキシル基含有モノアミン化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのモノオール類を併用してもよい。
また、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）吉草酸などのカルボキシル基含有ジオール等を併用して、ポリウレタン系樹脂の骨格にカルボキシル基などのイオン性基を導入することにより、水に対する濡れ性をさらに向上させることができる。
また、高分子弾性体の吸水率や貯蔵弾性率を制御するために、ポリウレタンを形成するモノマー単位が有する官能基と反応し得る官能基を分子内に２個以上含有する架橋剤や、ポリイソシアネート系化合物、多官能ブロックイソシアネート系化合物等の自己架橋性の化合物を添加することのより、架橋構造を形成することが好ましい。
前記モノマー単位が有する官能基と架橋剤の官能基との組み合わせとしては、カルボキシル基とオキサゾリン基、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とシクロカーボネート基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボニル基とヒドラジン誘導体又はヒドラジド誘導体などが挙げられる。これらの中では、カルボキシル基を有するモノマー単位とオキサゾリン基、カルボジイミド基またはエポキシ基を有する架橋剤との組み合わせ、水酸基またはアミノ基を有するモノマー単位とブロックイソシアネート基を有する架橋剤との組み合わせ、およびカルボニル基を有するモノマー単位とヒドラジン誘導体またはヒドラジド誘導体との組み合わせが、架橋形成が容易であり、得られる研磨材の剛性や耐磨耗性が優れる点から、特に好ましい。
なお、架橋構造は、不織布にポリウレタン樹脂を付与した後の熱処理工程において形成することが、高分子弾性体の水性液の安定性を維持する点から好ましい。これらの中でも、架橋性能や水性液のポットライフ性が優れ、また安全面でも問題のないカルボジイミド基および／またはオキサゾリン基が特に好ましい。
カルボジイミド基を有する架橋剤としては、例えば日清紡績株式会社製「カルボジライトＥ−０１」、「カルボジライトＥ−０２」、「カルボジライトＶ−０２」などの水分散カルボジイミド系化合物を挙げることができる。
また、オキサゾリン基を有する架橋剤としては、例えば日本触媒株式会社製「エポクロスＫ−２０１０Ｅ」、「エポクロスＫ−２０２０Ｅ」、「エポクロスＷＳ−５００」などの水分散オキサゾリン系化合物を挙げることができる。
架橋剤の配合量としては、ポリウレタン樹脂に対して、架橋剤の有効成分が１〜２０質量％であることが好ましく、１．５〜１質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。
なお、架橋構造は、不織布にポリウレタン樹脂を付与した後の熱処理工程において形成することが、高分子弾性体の水性液の安定性を維持する点から好ましい。これらの中でも、架橋性能や水性液のポットライフ性が優れ、また安全面でも問題のないカルボジイミド基および／またはオキサゾリン基が特に好ましい。
カルボジイミド基を有する架橋剤としては、例えば日清紡績株式会社製「カルボジライトＥ−０１」、「カルボジライトＥ−０２」、「カルボジライトＶ−０２」などの水分散カルボジイミド系化合物を挙げることができる。
また、オキサゾリン基を有する架橋剤としては、例えば日本触媒株式会社製「エポクロスＫ−２０１０Ｅ」、「エポクロスＫ−２０２０Ｅ」、「エポクロスＷＳ−５００」などの水分散オキサゾリン系化合物を挙げることができる。
架橋剤の配合量としては、ポリウレタン樹脂に対して、架橋剤の有効成分が１〜２０質量％であることが好ましく、１．５〜１質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。
また、極細単繊維との接着性を高め繊維束の剛性を高める点から、ポリウレタン樹脂中の高分子ポリオール成分の含有率としては、６５質量％以下、さらには、６０質量％以下であることが好ましい。また、４０質量％以上、さらには、４５質量％以上であることが適度な弾性を付与することによりスクラッチの発生を抑制することができる点から好ましい。
また、高分子弾性体は、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、防黴剤、発泡剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、染料、顔料、無機微粒子などをさらに含有してもよい。
本願実施形態の高分子弾性体の吸水率は特に限定されないが、０．５〜８質量％であることが好ましく、１〜６質量％であることがより好ましい。高分子弾性体の吸水率がこのような範囲である場合には、研磨の際に研磨材に対する砥粒スラリーの高い濡れ性が維持されるとともに、研磨材の剛性が経時的に低下することをより抑制することができる。これにより、高い研磨レートや、研磨不均一性を維持することができる。
なお、高分子弾性体の吸水率とは、乾燥処理した樹脂フィルムを室温の水に浸漬して飽和膨潤させたときの吸水率である。また、高分子弾性体が２種以上の樹脂を含有する場合には、高分子弾性体の吸収率は各樹脂の吸水率に質量分率を乗じた値の和として理論上算出される。
なお、高分子弾性体の吸水率とは、乾燥処理した樹脂フィルムを室温の水に浸漬して飽和膨潤させたときの吸水率である。また、高分子弾性体が２種以上の樹脂を含有する場合には、高分子弾性体の吸収率は各樹脂の吸水率に質量分率を乗じた値の和として理論上算出される。
このような吸水率を有する高分子弾性体は、高分子弾性体に含まれる樹脂の架橋密度の調整や、樹脂に親水性の官能基を導入すること等により得ることができる。
具体的には、例えば高分子弾性体に含まれる樹脂に、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を導入することにより、高分子弾性体の吸水率や親水性を調整することができる。これにより、研磨の際における、研磨材の砥粒スラリーに対する濡れ性を向上させることができる。
このような親水性基は高分子弾性体に含まれる樹脂を製造する際のモノマー成分として、親水性基を有するモノマー成分を共重合することにより、樹脂に導入することができる。このような親水性基を有するモノマー成分の共重合割合としては、０．１〜２０質量％、更には、０．５〜１０質量％であることが、吸水による膨潤軟化を最小限に抑えつつ、吸水率や濡れ性を高めることができる点から好ましい。
具体的には、例えば高分子弾性体に含まれる樹脂に、カルボキシル基、スルホン酸基、及び、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を導入することにより、高分子弾性体の吸水率や親水性を調整することができる。これにより、研磨の際における、研磨材の砥粒スラリーに対する濡れ性を向上させることができる。
このような親水性基は高分子弾性体に含まれる樹脂を製造する際のモノマー成分として、親水性基を有するモノマー成分を共重合することにより、樹脂に導入することができる。このような親水性基を有するモノマー成分の共重合割合としては、０．１〜２０質量％、更には、０．５〜１０質量％であることが、吸水による膨潤軟化を最小限に抑えつつ、吸水率や濡れ性を高めることができる点から好ましい。
高分子弾性体の１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］は特に限定されないが、０．１〜１００ＭＰａであることが好ましく、１〜８０ＭＰａであることがより好ましい。このような貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］を有する高分子弾性体は、高分子弾性体に含まれる樹脂に架橋構造を形成させることにより得ることができる。高分子弾性体に含まれる樹脂が親水性基を有することにより、高分子弾性体が水で膨潤しやすく吸水率が高くなりすぎる場合がある。このような場合には、架橋密度を調整することにより、吸水率を制御することができる。
なお、高分子弾性体が２種以上の樹脂を含有する場合には、高分子弾性体の貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］は、各樹脂の貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］に質量分率を乗じた値の和として理論上算出される。
なお、高分子弾性体が２種以上の樹脂を含有する場合には、高分子弾性体の貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］は、各樹脂の貯蔵弾性率［Ｅ’（１５０℃、ｄｒｙ）］に質量分率を乗じた値の和として理論上算出される。
１−３．研磨材の製造方法
次に、本実施形態の研磨材の製造方法の一例について詳しく説明する。
本実施形態の研磨材は、例えば、
（１）水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程、
（２）前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程、
（３）前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させる湿熱収縮処理工程、
（５）前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維を形成する極細繊維形成工程、及び
（６）前記極細繊維形成工程（５）において水溶性熱可塑性樹脂が除去されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程、
を備える研磨材の製造方法により得ることができる。 他の一例としては、本実施形態の研磨材は、上記の工程（１）〜（３）及び（５）〜（６）に加えて、
（４）前記湿熱収縮処理工程（３）において収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、繊維束を結着させる繊維束結着工程、
を備える研磨材の製造方法により得ることができる。
次に、本実施形態の研磨材の製造方法の一例について詳しく説明する。
本実施形態の研磨材は、例えば、
（１）水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程、
（２）前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程、
（３）前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させる湿熱収縮処理工程、
（５）前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維を形成する極細繊維形成工程、及び
（６）前記極細繊維形成工程（５）において水溶性熱可塑性樹脂が除去されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程、
を備える研磨材の製造方法により得ることができる。 他の一例としては、本実施形態の研磨材は、上記の工程（１）〜（３）及び（５）〜（６）に加えて、
（４）前記湿熱収縮処理工程（３）において収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、繊維束を結着させる繊維束結着工程、
を備える研磨材の製造方法により得ることができる。
前記製造方法においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる工程を経ることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が緻密になる。そして、ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出することにより、極細繊維束が形成される。このとき、水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出する前に、ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、及び／又は、ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出した後に、形成された空隙に高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、極細繊維束を構成する極細単繊維が集束されるとともに、極細繊維束同士も集束される。このようにして、繊維密度が高く、空隙率が低く、極細単繊維が収束された剛性が高い研磨材が得られる。
以下に各工程について、詳しく説明する。
（１）ウェブ製造工程
本工程においては、はじめに、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造する。
（１）ウェブ製造工程
本工程においては、はじめに、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造する。
前記海島型複合繊維は、水溶性熱可塑性樹脂と、前記水溶性熱可塑性樹脂と相溶性が低い非水溶性熱可塑性樹脂とをそれぞれ溶融紡糸した後、複合化させることにより得られる。そして、このようにして得た海島型複合繊維から極細繊維形成工程（５）において水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去または分解除去することにより、極細単繊維が形成される。海島型複合繊維の太さは、工業性の観点から、０．５〜３デシテックスであることが好ましい。
なお、本実施形態においては、極細単繊維を形成するための複合繊維として海島型複合繊維について詳しく説明するが、海島型繊維の代わりに多層積層型断面繊維等の公知の極細繊維発生型繊維を用いてもよい。
なお、本実施形態においては、極細単繊維を形成するための複合繊維として海島型複合繊維について詳しく説明するが、海島型繊維の代わりに多層積層型断面繊維等の公知の極細繊維発生型繊維を用いてもよい。
前記水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去できる熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。このような、水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶＡ系樹脂）；ポリエチレングリコール及び／又はスルホン酸アルカリ金属塩を共重合成分として含有する変性ポリエステル；ポリエチレンオキシド等が挙げられる。これらの中では、特に、ＰＶＡ系樹脂が以下の理由により、好ましく用いられる。
ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、極細繊維形成工程（５）においてＰＶＡ系樹脂を溶解することにより形成される極細単繊維が大きく捲縮する。このことにより繊維密度が高い不織布が得られる。また、ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、極細繊維形成工程（５）においてＰＶＡ系樹脂を溶解させるときに、極細繊維形成工程（５）において形成される極細単繊維や繊維束結着工程（４）において充填される高分子弾性体は実質的に分解または溶解されないので、極細単繊維や高分子弾性体の物性低下が起こりにくい。さらに、環境負荷も小さい。
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位を主体とする共重合体をケン化することにより得られる。ビニルエステル単位を形成するためのビニル単量体の具体例としては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、及び、バーサティック酸ビニル等が挙げられる。これらは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、酢酸ビニルが工業性の点から好ましい。
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位のみからなるホモＰＶＡであっても、ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位を構成単位として含有する変性ＰＶＡであってもよい。溶融紡糸性、水溶性、繊維物性を制御できる点から、変性ＰＶＡがより好ましい。
ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどの炭素数４以下のα−オレフィン類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類等が挙げられる。
ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の含有割合としては、１〜２０モル％、さらには、４〜１５モル％とくには、６〜１３モル％の範囲であることが好ましい。これらの中ではエチレン単位を４〜１５モル％、さらには、６〜１３モル％含有するエチレン変性ＰＶＡが海島型複合繊維の物性が高くなる点から好ましい。
ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどの炭素数４以下のα−オレフィン類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類等が挙げられる。
ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の含有割合としては、１〜２０モル％、さらには、４〜１５モル％とくには、６〜１３モル％の範囲であることが好ましい。これらの中ではエチレン単位を４〜１５モル％、さらには、６〜１３モル％含有するエチレン変性ＰＶＡが海島型複合繊維の物性が高くなる点から好ましい。
ＰＶＡ系樹脂の粘度平均重合度は、２００〜５００、さらには、２３０〜４７０、とくには、２５０〜４５０の範囲であることが、安定な海島構造が形成される点、溶融紡糸性に優れた溶融粘度を示す点、及び、溶解時の溶解速度が速い点から好ましい。なお、前記重合度は、ＪＩＳ−Ｋ６７２６に準じて測定される。すなわち、ＰＶＡ樹脂を再ケン化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］から次式により求められる。
粘度平均重合度Ｐ＝（［η］×１０３／８．２９）（１／０．６２）
ＰＶＡ系樹脂のケン化度としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９８モル％、とくには、９４〜９９．９７モル％、殊には、９６〜９９．９６モル％の範囲であることが好ましい。前記ケン化度がこのような範囲である場合には、水溶性に優れ、熱安定性が良好で、溶融紡糸性に優れ、また、生分解性にも優れたＰＶＡ系樹脂が得られる。
粘度平均重合度Ｐ＝（［η］×１０３／８．２９）（１／０．６２）
ＰＶＡ系樹脂のケン化度としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９８モル％、とくには、９４〜９９．９７モル％、殊には、９６〜９９．９６モル％の範囲であることが好ましい。前記ケン化度がこのような範囲である場合には、水溶性に優れ、熱安定性が良好で、溶融紡糸性に優れ、また、生分解性にも優れたＰＶＡ系樹脂が得られる。
前記ＰＶＡ系樹脂の融点としては、１６０〜２５０℃、さらには１７０〜２２７℃、特には１７５〜２２４℃、殊には１８０〜２２０℃の範囲であることが、機械的特性及び熱安定性に優れる点、及び溶融紡糸性に優れる点から好ましい。
なお、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が高すぎる場合には、融点と分解温度が近づくために、溶融紡糸の際に分解を生じることにより、溶融紡糸性が低下する傾向がある。
また、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下する点から好ましくない。
このような観点から、ＰＶＡ系樹脂の融点は、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて６０℃以上低すぎないことが好ましく、３０℃以上低すぎないことがより好ましい。
なお、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が高すぎる場合には、融点と分解温度が近づくために、溶融紡糸の際に分解を生じることにより、溶融紡糸性が低下する傾向がある。
また、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下する点から好ましくない。
このような観点から、ＰＶＡ系樹脂の融点は、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて６０℃以上低すぎないことが好ましく、３０℃以上低すぎないことがより好ましい。
前記非水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去されない熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。
前記非水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、上述した不織布を構成する極細単繊維の具体例において、極細単繊維の具体例を形成する樹脂として記載した樹脂が挙げられる。
前記非水溶性熱可塑性樹脂は各種添加剤を含有してもよい。前記添加材の具体例としては、例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、滑剤、防汚剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、無機微粒子等が挙げられる。
前記非水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、上述した不織布を構成する極細単繊維の具体例において、極細単繊維の具体例を形成する樹脂として記載した樹脂が挙げられる。
前記非水溶性熱可塑性樹脂は各種添加剤を含有してもよい。前記添加材の具体例としては、例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、滑剤、防汚剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、無機微粒子等が挙げられる。
次に、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して海島型複合繊維を形成し、得られた海島型複合繊維から長繊維ウェブを形成する方法について、詳しく説明する。
前記長繊維ウェブは、例えば、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより複合化した後、スパンボンド法により、延伸後、堆積させることにより得られる。このように、スパンボンド法によりウェブを形成することにより、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高く、形態安定性が良好な海島型複合繊維からなる長繊維ウェブが得られる。なお、長繊維とは、短繊維を製造するときのような切断工程を経ずに製造された繊維である。
前記長繊維ウェブは、例えば、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより複合化した後、スパンボンド法により、延伸後、堆積させることにより得られる。このように、スパンボンド法によりウェブを形成することにより、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高く、形態安定性が良好な海島型複合繊維からなる長繊維ウェブが得られる。なお、長繊維とは、短繊維を製造するときのような切断工程を経ずに製造された繊維である。
海島型複合繊維の製造においては、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とがそれぞれ溶融紡糸され、複合化される。
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比としては、５／９５〜５０／５０、さらには、１０／９０〜４０／６０の範囲であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比がこのような範囲である場合には、高密度の不織布が得られ、また、極細単繊維の形成性にも優れる。
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比としては、５／９５〜５０／５０、さらには、１０／９０〜４０／６０の範囲であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比がこのような範囲である場合には、高密度の不織布が得られ、また、極細単繊維の形成性にも優れる。
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸により複合化した後、スパンボンド法により、長繊維ウェブを形成する方法について、以下に詳しく説明する。
はじめに、水溶性熱可塑性樹脂及び非水溶性熱可塑性樹脂をそれぞれ別々の押出機により溶融混練し、それぞれ異なる紡糸口金から溶融樹脂のストランドを同時に吐出させる。そして、吐出されたストランドを複合ノズルで複合させた後、紡糸ヘッドのノズル孔から吐出させることにより海島型複合繊維を形成する。
溶融複合紡糸においては、海島型複合繊維における島数は４〜４０００島／繊維、さらには１０〜１０００島／繊維にすることが、単繊維繊度が小さく、繊維密度の高い繊維束が得られる点から好ましい。
溶融複合紡糸においては、海島型複合繊維における島数は４〜４０００島／繊維、さらには１０〜１０００島／繊維にすることが、単繊維繊度が小さく、繊維密度の高い繊維束が得られる点から好ましい。
前記海島型複合繊維は冷却装置で冷却された後、エアジェット・ノズルなどの吸引装置を用いて目的の繊度となるように１０００〜６０００ｍ／分の引き取り速度に相当する速度の高速気流により延伸される。その後、延伸された複合繊維を移動式の捕集面の上に堆積することにより長繊維ウェブが形成される。なお、このとき、必要に応じて堆積された長繊維ウェブを、部分的に圧着してもよい。
繊維ウェブの目付量は、２０〜５００ｇ／ｍ2の範囲であることが均一な不織布が得られ、また、工業性の点から好ましい。
繊維ウェブの目付量は、２０〜５００ｇ／ｍ2の範囲であることが均一な不織布が得られ、また、工業性の点から好ましい。
（２）ウェブ絡合工程
次に、得られた前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程について説明する。
ウェブ絡合シートは、ニードルパンチや高圧水流処理等の公知の不織布製造方法を用いて長繊維ウェブに絡合処理を行うことにより形成される。以下に、代表例として、ニードルパンチによる絡合処理について詳しく説明する。
次に、得られた前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程について説明する。
ウェブ絡合シートは、ニードルパンチや高圧水流処理等の公知の不織布製造方法を用いて長繊維ウェブに絡合処理を行うことにより形成される。以下に、代表例として、ニードルパンチによる絡合処理について詳しく説明する。
はじめに、長繊維ウェブに針折れ防止油剤、帯電防止油剤、絡合向上油剤などのシリコーン系油剤または鉱物油系油剤を付与する。なお、目付ムラを低減させるために、２枚以上の繊維ウェブを、クロスラッパーにより重ね合わせ、油剤を付与してもよい。
その後、例えば、ニードルパンチにより三次元的に繊維を絡合させる絡合処理を行う。ニードルパンチ処理を行うことにより、繊維密度が高く、繊維の抜けを起こしにくいウェブ絡合シートが得られる。
なお、ウェブ絡合シートの目付量は、目的とする研磨材（以下研磨パッドと称することもある。）の厚さ等に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えば、１００〜１５００ｇ／ｍ2の範囲であることが取扱い性に優れる点から好ましい。
その後、例えば、ニードルパンチにより三次元的に繊維を絡合させる絡合処理を行う。ニードルパンチ処理を行うことにより、繊維密度が高く、繊維の抜けを起こしにくいウェブ絡合シートが得られる。
なお、ウェブ絡合シートの目付量は、目的とする研磨材（以下研磨パッドと称することもある。）の厚さ等に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えば、１００〜１５００ｇ／ｍ2の範囲であることが取扱い性に優れる点から好ましい。
油剤の種類や量、及び、ニードルパンチにおけるニードル形状、ニードル深度、パンチ数などのニードル条件は、ウェブ絡合シートの層間剥離力が高くなるような条件が適宜選択される。
バーブ数は針折れが生じない範囲で多いほうが好ましく、具体的には、例えば、１〜９バーブの中から選ばれる。ニードル深度は重ね合わせたウェブ表面までバーブが貫通するような条件、かつ、ウェブ表面にニードルパンチ後の模様が強く出ない範囲で設定することが好ましい。
また、ニードルパンチ数はニードル形状、油剤の種類と使用量等により調整されるが、具体的には、５００〜５０００パンチ／ｃｍ2が好ましい。
また、絡合処理後の目付量が、絡合処理前の目付量の質量比で１．２倍以上、さらには、１．５倍以上となるように絡合処理することが、繊維密度が高い不織布が得られ、また、繊維の抜けを低減できる点から好ましい。上限は特に限定されないが、処理速度の低下による製造コストの増大を避ける点で４倍以下であることが好ましい。
バーブ数は針折れが生じない範囲で多いほうが好ましく、具体的には、例えば、１〜９バーブの中から選ばれる。ニードル深度は重ね合わせたウェブ表面までバーブが貫通するような条件、かつ、ウェブ表面にニードルパンチ後の模様が強く出ない範囲で設定することが好ましい。
また、ニードルパンチ数はニードル形状、油剤の種類と使用量等により調整されるが、具体的には、５００〜５０００パンチ／ｃｍ2が好ましい。
また、絡合処理後の目付量が、絡合処理前の目付量の質量比で１．２倍以上、さらには、１．５倍以上となるように絡合処理することが、繊維密度が高い不織布が得られ、また、繊維の抜けを低減できる点から好ましい。上限は特に限定されないが、処理速度の低下による製造コストの増大を避ける点で４倍以下であることが好ましい。
ウェブ絡合シートの層間剥離力は、２ｋｇ／２．５ｃｍ以上、さらには、４ｋｇ／２．５ｃｍ以上であることが、形態保持性が良好で、且つ、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高い不織布が得られる点から好ましい。
なお、層間剥離力は、三次元絡合の度合いの目安になる。層間剥離力が小さすぎる場合には、不織布の繊維密度が充分に高くない。また、不織布の層間剥離力の上限は特に限定されないが、絡合処理効率の点から３０ｋｇ／２．５ｃｍ以下であることが好ましい。
なお、層間剥離力は、三次元絡合の度合いの目安になる。層間剥離力が小さすぎる場合には、不織布の繊維密度が充分に高くない。また、不織布の層間剥離力の上限は特に限定されないが、絡合処理効率の点から３０ｋｇ／２．５ｃｍ以下であることが好ましい。
また、本実施形態の（２）ウェブ絡合工程では、不織布の硬さを調節する目的で、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、上記のように長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることにより得られた長繊維ウェブ絡合体に、さらに極細単繊維からなる編物または織物（編織物）を重ねて、ニードルパンチング処理および／または高圧水流処理により絡合処理を行ってもよい。即ち、長繊維ウェブ絡合体をウェブ絡合シートとして用いてもよいが、長繊維ウェブ絡合体に編織物が絡合一体化させた積層構造体、例えば、編織物／長繊維ウェブ絡合体、長繊維ウェブ絡合体／編織物／長繊維ウェブ絡合体などの積層構造体をウェブ絡合シートとして用いてもよい。
前記編織物を構成する極細単繊維は、特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステルエラストマー等から形成されるポリエステル系繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、芳香族ポリアミド、ポリアミドエラストマー等から形成されるポリアミド系繊維；ウレタン系ポリマー、オレフィン系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー等からなる繊維が好ましく用いられる。
これらの中では、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリアミド６、ポリアミド６６等から形成される繊維が、工業性の点から好ましい。
これらの中では、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリアミド６、ポリアミド６６等から形成される繊維が、工業性の点から好ましい。
また、前記編織物を形成するための海島型複合繊維の除去成分の具体例としては、例えば、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ＰＶＡ系樹脂、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド等が挙げられる。
これらの中では、溶解除去する際に大きな収縮を生じる点からＰＶＡ系樹脂が好ましく用いられる。
これらの中では、溶解除去する際に大きな収縮を生じる点からＰＶＡ系樹脂が好ましく用いられる。
（３）湿熱収縮処理工程
次に、ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、ウェブ絡合シートの繊維密度及び絡合度合を高めるための湿熱収縮処理工程について説明する。なお、本工程においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が特に高くなる。
次に、ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、ウェブ絡合シートの繊維密度及び絡合度合を高めるための湿熱収縮処理工程について説明する。なお、本工程においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細単繊維の繊維密度が特に高くなる。
湿熱収縮処理は、スチーム加熱により行うことが好ましい。
スチーム加熱条件としては特に限定されないが、雰囲気温度が６０〜１３０℃の範囲で、相対湿度７５％以上、さらには相対湿度９０％以上で、６０〜６００秒間加熱処理することが好ましい。このような加熱条件の場合には、ウェブ絡合シートを高収縮率で収縮させることができるので好ましい。なお、相対湿度が低すぎる場合には、繊維に接触した水分が速やかに乾燥することにより、収縮が不充分になる傾向がある。
スチーム加熱条件としては特に限定されないが、雰囲気温度が６０〜１３０℃の範囲で、相対湿度７５％以上、さらには相対湿度９０％以上で、６０〜６００秒間加熱処理することが好ましい。このような加熱条件の場合には、ウェブ絡合シートを高収縮率で収縮させることができるので好ましい。なお、相対湿度が低すぎる場合には、繊維に接触した水分が速やかに乾燥することにより、収縮が不充分になる傾向がある。
湿熱収縮処理は、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上、さらには、４０％以上になるように収縮させることが好ましい。このように高い収縮率で収縮させることにより、高い繊維密度が得られる。前記面積収縮率の上限は特に限定されないが、収縮の限度や処理効率の点から８０％以下程度であることが好ましい。
なお、面積収縮率（％）は、下記式（１）：
（収縮処理前のシート面の面積−収縮処理後のシート面の面積）／収縮処理前のシート面の面積×１００・・・（１）、により計算される。前記面積は、シートの表面の面積と裏面の面積の平均面積を意味する。
なお、面積収縮率（％）は、下記式（１）：
（収縮処理前のシート面の面積−収縮処理後のシート面の面積）／収縮処理前のシート面の面積×１００・・・（１）、により計算される。前記面積は、シートの表面の面積と裏面の面積の平均面積を意味する。
このように湿熱収縮処理されたウェブ絡合シートは、海島型複合繊維の熱変形温度以上の温度で加熱ロールや加熱プレスすることにより、さらに、繊維密度が高められてもよい。
また、湿熱収縮処理前後におけるウェブ絡合シートの目付量の変化としては、収縮処理後の目付量が、収縮処理前の目付量に比べて、１．２倍（質量比）以上、さらには、１．５倍以上で、４倍以下、さらには３倍以下であることが好ましい。
また、湿熱収縮処理前後におけるウェブ絡合シートの目付量の変化としては、収縮処理後の目付量が、収縮処理前の目付量に比べて、１．２倍（質量比）以上、さらには、１．５倍以上で、４倍以下、さらには３倍以下であることが好ましい。
（４）繊維束結着工程
極細繊維形成工程（５）においてウェブ絡合シートの極細繊維化処理を行う前に、ウェブ絡合シートの形態安定性を高める目的や、得られる研磨材の空隙率を低減させることを目的として、必要に応じて、収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、予め、繊維束を結着させておいてもよい。
極細繊維形成工程（５）においてウェブ絡合シートの極細繊維化処理を行う前に、ウェブ絡合シートの形態安定性を高める目的や、得られる研磨材の空隙率を低減させることを目的として、必要に応じて、収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸及び乾燥凝固させることにより、予め、繊維束を結着させておいてもよい。
本工程においては、収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させ、乾燥凝固させることにより、ウェブ絡合シートに高分子弾性体を充填する。水性液の状態で高分子弾性体を含浸させ、乾燥凝固または感熱ゲル化凝固させることにより、高分子弾性体を形成することができる。従って、本工程により充填された高分子弾性体は、長繊維の海島型複合繊維を強固に拘束する。
高分子弾性体の水性液とは、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に分散させた水性分散液、又は高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に溶解した水性溶液である。なお、水性分散液には、懸濁分散液及び乳化分散液が含まれる。特に、耐水性に優れている点から、水性分散液を用いることがより好ましい。
なお、高分子弾性体の水性液に含まれる樹脂は、高分子弾性体に含まれる樹脂として上述した通りである。
なお、高分子弾性体の水性液に含まれる樹脂は、高分子弾性体に含まれる樹脂として上述した通りである。
水性溶液または水性分散液を作製する方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基などの親水性基を有するモノマー単位を樹脂に含有させることにより、水性媒体に対する分散性を樹脂に付与する方法、または、樹脂に界面活性剤を添加して、乳化又は懸濁させる方法が挙げられる。また、このような水性の高分子弾性体は水に対する濡れ性に優れていることにより、砥粒を均一且つ多量に保持する特性に優れている。
前記乳化又は懸濁に用いられる界面活性剤の具体例としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのノニオン性界面活性剤などが挙げられる。また、反応性を有する、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。また、界面活性剤の曇点を適宜選ぶことにより、樹脂に感熱ゲル化性を付与することもできる。
樹脂の水性分散液の分散平均粒子径としては、０．０１〜１μｍ、さらには、０．０３〜０．５μｍであることが好ましい。
樹脂の水性分散液の分散平均粒子径としては、０．０１〜１μｍ、さらには、０．０３〜０．５μｍであることが好ましい。
本工程においては、高分子弾性体を形成するために、従来一般的に用いられている高分子弾性体の有機溶媒溶液を用いる代わりに、高分子弾性体の水性液を用いている。このように高分子弾性体の水性液を用いることにより、より高い濃度で樹脂を含有する樹脂液を含浸させることができる。そして、これにより、得られる研磨材の空隙率を充分に低下させることができる。
高分子弾性体の水性液の固形分濃度としては、１５質量％以上、さらには、２５質量％以上であることが、空隙率を充分に低下させることができる点から好ましい。
高分子弾性体の水性液の固形分濃度としては、１５質量％以上、さらには、２５質量％以上であることが、空隙率を充分に低下させることができる点から好ましい。
前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させる方法としては、例えば、ナイフコーター、バーコーター、又はロールコーターを用いる方法、または、ディッピングする方法等が挙げられる。
そして、高分子弾性体の水性液が含浸されたウェブ絡合シートを乾燥することにより、高分子弾性体を凝固させることができる。乾燥方法としては、５０〜２００℃の乾燥装置中で熱処理する方法や、赤外線加熱の後に乾燥機中で熱処理する方法等が挙げられる。
そして、高分子弾性体の水性液が含浸されたウェブ絡合シートを乾燥することにより、高分子弾性体を凝固させることができる。乾燥方法としては、５０〜２００℃の乾燥装置中で熱処理する方法や、赤外線加熱の後に乾燥機中で熱処理する方法等が挙げられる。
なお、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させた後、乾燥する場合、該水性液がウェブ絡合シートの表層に移行（マイグレーション）することにより、均一な充填状態が得られないことがある。このような場合には、水性液中の樹脂の粒径を調整すること；水性液中の樹脂のイオン性基の種類や量を調整すること、あるいは、水性液のｐＨ等を変えてその安定性を調整すること；１価または２価のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、ノニオン系乳化剤、会合型水溶性増粘剤、水溶性シリコーン系化合物などの会合型感熱ゲル化剤、または、水溶性ポリウレタン系化合物を併用すること等により、４０〜１００℃程度における水分散安定性を低下させること；等によりマイグレーションを抑制することができる。なお、必要に応じて、高分子弾性体の水性液が表面に偏在するようにマイグレーションさせてもよい。
（５）極細繊維形成工程
次に、水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維を形成する工程である、極細繊維形成工程について説明する。
本工程は、水溶性熱可塑性樹脂を除去することにより極細単繊維を形成する工程である。このとき、前記ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に、後の高分子弾性体充填工程（６）において、高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維が集束される。
次に、水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細単繊維を形成する工程である、極細繊維形成工程について説明する。
本工程は、水溶性熱可塑性樹脂を除去することにより極細単繊維を形成する工程である。このとき、前記ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に、後の高分子弾性体充填工程（６）において、高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維が集束される。
極細繊維化処理は、湿熱収縮処理工程（３）を経て得たウェブ絡合シート又は、繊維束結着工程（４）を経て得たウェブ絡合シートと高分子弾性体との複合体を、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等で熱水加熱処理することにより、水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去、または、分解除去する処理である。
熱水加熱処理条件の具体例としては、例えば、第１段階として、６５〜９０℃の熱水中に５〜３００秒間浸漬した後、さらに、第２段階として、８５〜１００℃の熱水中で１００〜６００秒間処理することが好ましい。また、溶解効率を高めるために、必要に応じて、ロールでのニップ処理、高圧水流処理、超音波処理、シャワー処理、攪拌処理、揉み処理等を行ってもよい。
熱水加熱処理条件の具体例としては、例えば、第１段階として、６５〜９０℃の熱水中に５〜３００秒間浸漬した後、さらに、第２段階として、８５〜１００℃の熱水中で１００〜６００秒間処理することが好ましい。また、溶解効率を高めるために、必要に応じて、ロールでのニップ処理、高圧水流処理、超音波処理、シャワー処理、攪拌処理、揉み処理等を行ってもよい。
本工程においては、海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解して極細単繊維を形成する際に、極細繊維が大きく捲縮される。この捲縮により繊維密度が緻密になるために、高密度の不織布が得られる。
（６）高分子弾性体充填工程
次に、極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填することにより、前記極細単繊維を集束するとともに、繊維束同士を結着する工程について説明する。
極細繊維形成工程（５）において、海島型複合繊維に極細繊維化処理を施すことにより、水溶性熱可塑性樹脂が除去されて極細繊維束の内部に空隙が形成される。本工程においては、このような空隙に高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維を集束するとともに、研磨材の空隙率を低下させることができる。なお、極細単繊維が繊維束を形成している場合には、毛細管現象により高分子弾性体の水性液が含浸されやすいので極細単繊維はより集束されて拘束されやすい。
次に、極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填することにより、前記極細単繊維を集束するとともに、繊維束同士を結着する工程について説明する。
極細繊維形成工程（５）において、海島型複合繊維に極細繊維化処理を施すことにより、水溶性熱可塑性樹脂が除去されて極細繊維束の内部に空隙が形成される。本工程においては、このような空隙に高分子弾性体を充填することにより、極細単繊維を集束するとともに、研磨材の空隙率を低下させることができる。なお、極細単繊維が繊維束を形成している場合には、毛細管現象により高分子弾性体の水性液が含浸されやすいので極細単繊維はより集束されて拘束されやすい。
本工程に用いられる高分子弾性体の水性液は、繊維束結着工程（４）で説明した高分子弾性体の水性液と同様のものが用いられうる。
本工程において極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填する方法は、繊維束結着工程（４）で用いられる方法と同様の方法が適用できる。このようにして、研磨材が形成される。
そして、本発明では、高分子弾性体を付与する方法として、繊維束結着工程（４）および高分子弾性体充填工程（６）の少なくとも１つの工程を行えばよく、両工程を行うことが、前記したそれぞれの理由から好ましい。
本工程において極細単繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填する方法は、繊維束結着工程（４）で用いられる方法と同様の方法が適用できる。このようにして、研磨材が形成される。
そして、本発明では、高分子弾性体を付与する方法として、繊維束結着工程（４）および高分子弾性体充填工程（６）の少なくとも１つの工程を行えばよく、両工程を行うことが、前記したそれぞれの理由から好ましい。
［研磨材の後加工］
得られた研磨材は、必要に応じて、成形処理、平坦化処理、起毛処理、積層処理、及び表面処理等の後加工処理が施されてもよい。
得られた研磨材は、必要に応じて、成形処理、平坦化処理、起毛処理、積層処理、及び表面処理等の後加工処理が施されてもよい。
前記成形処理、及び平坦化処理は、得られた研磨材を研削により所定の厚みに熱プレス成形したり、所定の外形に切断したりする加工である。研磨材としては、厚み０．５〜３ｍｍ程度に研削加工されたものであることが好ましい。
前記起毛処理とは、サンドペーパー、針布、ダイヤモンド等により研磨材表面に機械的な摩擦力や研磨力を与えて、集束された極細単繊維を分繊する処理である。このような起毛処理により、研磨材表層部に存在する繊維束がフィブリル化され、表面に多数の極細単繊維が形成される。
前記起毛処理とは、サンドペーパー、針布、ダイヤモンド等により研磨材表面に機械的な摩擦力や研磨力を与えて、集束された極細単繊維を分繊する処理である。このような起毛処理により、研磨材表層部に存在する繊維束がフィブリル化され、表面に多数の極細単繊維が形成される。
前記積層処理とは、得られた研磨材を基材に張り合わせて積層化することにより剛性を調整する処理である。例えば、研磨材を硬度の低い弾性体シートと積層することにより、被研磨面のグローバル平坦性（非研磨基材全体の平坦性）をさらに向上させることができる。なお、積層の際の接着は、溶融接着でも、接着剤や粘着剤を介した接着であってもよい。
前記基材の具体例としては、例えば、ポリウレタン等からなる弾性スポンジ体；ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の商品名Ｓｕｂａ４００）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴムやポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーからなる弾性樹脂フィルム；発泡プラスチック；編物、織物等のシート状基材が挙げられる。
前記基材の具体例としては、例えば、ポリウレタン等からなる弾性スポンジ体；ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の商品名Ｓｕｂａ４００）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴムやポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーからなる弾性樹脂フィルム；発泡プラスチック；編物、織物等のシート状基材が挙げられる。
また、前記表面処理は、砥粒スラリーの保持性や排出性を調整するために研磨材表面に、格子状、同心円状、渦巻き状等の溝や孔を形成する処理である。
２．砥粒を含有するスラリー（砥粒スラリー）
本実施形態の研磨方法は、砥粒を含有するスラリーを用いる。
本実施形態の砥粒スラリーは、水やオイルなどの液状媒体に砥粒が分散されたスラリーである。また、砥粒スラリーは、必要に応じて、塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有してもよい。また、本実施形態の研磨方法では、ＣＭＰを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。
砥粒スラリーにおける砥粒の含有量は、あまりに少ないと研磨速度が低下する傾向があり、反対にあまりに多いと砥粒の分散安定性が低下する傾向がありコスト高にもなることから、０．００１質量％〜２５質量％であることが好ましく、０．００５質量％〜１５質量％であることがより好ましく、０．１質量％〜１３質量％であることがさらに好ましい。
本実施形態の研磨方法は、砥粒を含有するスラリーを用いる。
本実施形態の砥粒スラリーは、水やオイルなどの液状媒体に砥粒が分散されたスラリーである。また、砥粒スラリーは、必要に応じて、塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有してもよい。また、本実施形態の研磨方法では、ＣＭＰを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。
砥粒スラリーにおける砥粒の含有量は、あまりに少ないと研磨速度が低下する傾向があり、反対にあまりに多いと砥粒の分散安定性が低下する傾向がありコスト高にもなることから、０．００１質量％〜２５質量％であることが好ましく、０．００５質量％〜１５質量％であることがより好ましく、０．１質量％〜１３質量％であることがさらに好ましい。
本実施形態の砥粒は、シリカ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド等の無機粒子が好ましい。
砥粒の粒径は、本実施形態の研磨材の特性を生かすべく平均粒径が０．０１μｍ〜２０μｍである。平均粒径が０．０１μｍ未満の場合、粒径が小さすぎて本発明で用いる研磨材の表面に保持し難いため、研磨レートが低下する。また、２０μｍを超える場合には、研磨レートは研磨当初は向上するが、研磨材表面の繊維を切断しやすく、研磨傷が発生する。砥粒の平均粒径は０．０５μｍ〜１５μｍであることが好ましく、０．１μｍ〜１０μｍであることがより好ましい。
砥粒の粒径は、本実施形態の研磨材の特性を生かすべく平均粒径が０．０１μｍ〜２０μｍである。平均粒径が０．０１μｍ未満の場合、粒径が小さすぎて本発明で用いる研磨材の表面に保持し難いため、研磨レートが低下する。また、２０μｍを超える場合には、研磨レートは研磨当初は向上するが、研磨材表面の繊維を切断しやすく、研磨傷が発生する。砥粒の平均粒径は０．０５μｍ〜１５μｍであることが好ましく、０．１μｍ〜１０μｍであることがより好ましい。
３．化合物半導体ウエハ
本実施形態の研磨方法は、化合物半導体ウエハ基材等のラッピングに好ましく用いられる。
化合物半導体ウエハ（化合物半導体デバイスも含む）の具体例としては、例えば、ＧａＡｓ化合物半導体ウエハまたはＳｉＣ化合物半導体ウエハが挙げられる。
本実施形態の研磨方法は、化合物半導体ウエハ基材等のラッピングに好ましく用いられる。
化合物半導体ウエハ（化合物半導体デバイスも含む）の具体例としては、例えば、ＧａＡｓ化合物半導体ウエハまたはＳｉＣ化合物半導体ウエハが挙げられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
［実施例１］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂（以下、ＰＶＡ系樹脂という）と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−ト（以下、変性ＰＥＴという：Ｔg７７℃、吸水率１質量％、公定水分率０．４質量％）とを２５：７５（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。なお、溶融複合紡糸用口金は、島数が２５島／繊維で、口金温度は２６０℃であった。そして、エジェクター圧力を紡糸速度４０００ｍ／ｍｉｎとなるように調整して、平均繊度２．０ｄｔｅｘの長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ2のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）が得られた。
得られたスパンボンドシートをクロスラッピングにより１６枚重ねて、総目付が４８０ｇ／ｍ2の重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブに、針折れ防止油剤をスプレーした。次に、バーブ数１個でニードル番手４２番のニードル針、及びバーブ数６個でニードル番手４２番のニードル針を用いて、重ね合わせウェブを１８００パンチ／ｃｍ2でニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は７４０ｇ／ｍ2、層間剥離力は１０．０ｋｇ／２．５ｃｍであった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は３５％であった。
次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。このときの面積収縮率は５０％であった。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることにより、目付量１４８０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．７８ｇ／ｃｍ3、厚み１．９０ｍｍのウェブ絡合シートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の厚みの０．７０倍であった。
次に、高分子弾性体を形成するための第１の樹脂であるポリウレタン樹脂Ａ（ポリカーボネート系ポリオールと、炭素数２〜３のポリアルキレングリコールと、炭素数４のポリアルキレングリコールとを、６：０．５：３．５（モル比）で混合したポリカーボネート／ポリエーテル（６／４）系ポリオールをポリオール成分とする無黄変型ポリウレタン樹脂である。ポリウレタン樹脂Ａの吸水率は５質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ（１５０℃、ｄｒｙ）］は６０ＭＰａである。）の水性分散液（固形分濃度２５質量％）を熱プレス後のウェブ絡合シートに水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して１２％となるように含浸し、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で乾燥凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。得られたウェブ絡合シートを構成する海島型複合繊維はポリウレタン樹脂Ａによって予め結着したものであった。
次にポリウレタン樹脂Ａが結着したウェブ絡合シートを高圧水流処理及びニップ処理しながら９５℃の熱水中に１０分間浸漬することによりＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより、極細繊維束がポリウレタン樹脂Ａによって結着された不織布を得た。
そして、前記不織布に更に高分子弾性体を充填させるため、第２の樹脂であるポリウレタン樹脂Ｂ（ポリカーボネート系ポリオールと炭素数２〜３のポリアルキレングリコールとを９９．８：０．２（モル比）で混合した混合物をポリオール成分とし、カルボキシル基含有モノマーを１．５質量％含有する無黄変型ポリウレタン樹脂１００質量部にカルボジイミド系架橋剤５質量部を添加して、熱処理することにより架橋構造を形成させたポリウレタン樹脂である。ポリウレタン樹脂Ｂの吸水率は２質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ（１５０℃、ｄｒｙ）］は４０ＭＰａ）の水性分散液（固形分濃度２５質量％）を、前記不織布に含浸させた。そして、９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１５０℃で乾燥した。水性分散液の固形分付着量は研磨材の質量に対して１２質量％であった。得られた研磨材は、目付量１１９０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．８５ｇ／ｃｍ3、厚み１．４ｍｍ、研磨材充填率６０％、不織布とポリウレタン弾性体（高分子弾性体）との質量比率は８５／１５であった。得られた研磨材を後述する研磨方法で研磨し評価した。結果を表１に示す。
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂（以下、ＰＶＡ系樹脂という）と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−ト（以下、変性ＰＥＴという：Ｔg７７℃、吸水率１質量％、公定水分率０．４質量％）とを２５：７５（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。なお、溶融複合紡糸用口金は、島数が２５島／繊維で、口金温度は２６０℃であった。そして、エジェクター圧力を紡糸速度４０００ｍ／ｍｉｎとなるように調整して、平均繊度２．０ｄｔｅｘの長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ2のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）が得られた。
得られたスパンボンドシートをクロスラッピングにより１６枚重ねて、総目付が４８０ｇ／ｍ2の重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブに、針折れ防止油剤をスプレーした。次に、バーブ数１個でニードル番手４２番のニードル針、及びバーブ数６個でニードル番手４２番のニードル針を用いて、重ね合わせウェブを１８００パンチ／ｃｍ2でニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は７４０ｇ／ｍ2、層間剥離力は１０．０ｋｇ／２．５ｃｍであった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は３５％であった。
次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。このときの面積収縮率は５０％であった。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることにより、目付量１４８０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．７８ｇ／ｃｍ3、厚み１．９０ｍｍのウェブ絡合シートを得た。このとき、熱プレス後のウェブ絡合シートの厚みは、熱プレス前の厚みの０．７０倍であった。
次に、高分子弾性体を形成するための第１の樹脂であるポリウレタン樹脂Ａ（ポリカーボネート系ポリオールと、炭素数２〜３のポリアルキレングリコールと、炭素数４のポリアルキレングリコールとを、６：０．５：３．５（モル比）で混合したポリカーボネート／ポリエーテル（６／４）系ポリオールをポリオール成分とする無黄変型ポリウレタン樹脂である。ポリウレタン樹脂Ａの吸水率は５質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ（１５０℃、ｄｒｙ）］は６０ＭＰａである。）の水性分散液（固形分濃度２５質量％）を熱プレス後のウェブ絡合シートに水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して１２％となるように含浸し、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で乾燥凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。得られたウェブ絡合シートを構成する海島型複合繊維はポリウレタン樹脂Ａによって予め結着したものであった。
次にポリウレタン樹脂Ａが結着したウェブ絡合シートを高圧水流処理及びニップ処理しながら９５℃の熱水中に１０分間浸漬することによりＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより、極細繊維束がポリウレタン樹脂Ａによって結着された不織布を得た。
そして、前記不織布に更に高分子弾性体を充填させるため、第２の樹脂であるポリウレタン樹脂Ｂ（ポリカーボネート系ポリオールと炭素数２〜３のポリアルキレングリコールとを９９．８：０．２（モル比）で混合した混合物をポリオール成分とし、カルボキシル基含有モノマーを１．５質量％含有する無黄変型ポリウレタン樹脂１００質量部にカルボジイミド系架橋剤５質量部を添加して、熱処理することにより架橋構造を形成させたポリウレタン樹脂である。ポリウレタン樹脂Ｂの吸水率は２質量％、１５０℃における貯蔵弾性率［Ｅ（１５０℃、ｄｒｙ）］は４０ＭＰａ）の水性分散液（固形分濃度２５質量％）を、前記不織布に含浸させた。そして、９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１５０℃で乾燥した。水性分散液の固形分付着量は研磨材の質量に対して１２質量％であった。得られた研磨材は、目付量１１９０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．８５ｇ／ｃｍ3、厚み１．４ｍｍ、研磨材充填率６０％、不織布とポリウレタン弾性体（高分子弾性体）との質量比率は８５／１５であった。得られた研磨材を後述する研磨方法で研磨し評価した。結果を表１に示す。
［実施例２］
海島型複合繊維の製造において、ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴの比率を２５：７５とする代わりに、１５：８５とし、また、第１の樹脂（ポリウレタン樹脂Ａ）の水性分散液、及び第２の樹脂（ポリウレタン樹脂Ｂ）の水性分散液固形分濃度をそれぞれ５０質量％とした以外は、実施例１と同様にして研磨材を得た。得られた研磨材は、目付量１９００ｇ／ｍ2、見掛け密度１．１２ｇ／ｃｍ3、厚み１．７ｍ、研磨材充填率９０％、不織布とポリウレタン弾性体との質量比率は５８／４２であった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
海島型複合繊維の製造において、ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴの比率を２５：７５とする代わりに、１５：８５とし、また、第１の樹脂（ポリウレタン樹脂Ａ）の水性分散液、及び第２の樹脂（ポリウレタン樹脂Ｂ）の水性分散液固形分濃度をそれぞれ５０質量％とした以外は、実施例１と同様にして研磨材を得た。得られた研磨材は、目付量１９００ｇ／ｍ2、見掛け密度１．１２ｇ／ｃｍ3、厚み１．７ｍ、研磨材充填率９０％、不織布とポリウレタン弾性体との質量比率は５８／４２であった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［実施例３］
第２の樹脂（ポリウレタン樹脂Ｂ）の水性分散液固形分濃度を１０％に変更した以外は、実施例１と同様に研磨材を製造した。得られた研磨材は、目付量１１２０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．８０ｇ／ｃｍ3、厚み１．４ｍ、研磨材充填率６２％、不織布とポリウレタン弾性体との質量比率は７８／２２であった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
第２の樹脂（ポリウレタン樹脂Ｂ）の水性分散液固形分濃度を１０％に変更した以外は、実施例１と同様に研磨材を製造した。得られた研磨材は、目付量１１２０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．８０ｇ／ｃｍ3、厚み１．４ｍ、研磨材充填率６２％、不織布とポリウレタン弾性体との質量比率は７８／２２であった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［実施例４］
海島型複合繊維を形成するために、島数２５島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用いる代わりに、島数５島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用いた以外は実施例２と同様にして研磨材を得た。得られた研磨材は、目付量１５８０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．８８ｇ／ｃｍ3、厚み１．８ｍ、ＳＥＭによる観察から、表面の繊維密度は７００本／ｍｍ2であった。得られた不織布を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
海島型複合繊維を形成するために、島数２５島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用いる代わりに、島数５島／繊維の溶融複合紡糸用口金を用いた以外は実施例２と同様にして研磨材を得た。得られた研磨材は、目付量１５８０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．８８ｇ／ｃｍ3、厚み１．８ｍ、ＳＥＭによる観察から、表面の繊維密度は７００本／ｍｍ2であった。得られた不織布を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［比較例１］
ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴとを４０：６０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。そして得られた海島型複合繊維を延伸及び捲縮した後、カットすることにより、繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維をカード及びクロスラッパーすることにより、目付量３０ｇ／ｍ2の短繊維ウェブが得られた。
スパンボンドシート（長繊維ウェブ）を用いる代わりに、得られた短繊維ウェブを用いた以外は実施例２と同様にして研磨材を作成し、評価した。なお、短繊維ウェブから得られたウェブ絡合シートをスチーム処理したときの面積収縮率は３０％であった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
ＰＶＡ系樹脂と変性ＰＥＴとを４０：６０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。そして得られた海島型複合繊維を延伸及び捲縮した後、カットすることにより、繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維をカード及びクロスラッパーすることにより、目付量３０ｇ／ｍ2の短繊維ウェブが得られた。
スパンボンドシート（長繊維ウェブ）を用いる代わりに、得られた短繊維ウェブを用いた以外は実施例２と同様にして研磨材を作成し、評価した。なお、短繊維ウェブから得られたウェブ絡合シートをスチーム処理したときの面積収縮率は３０％であった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［比較例２］
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度０．２ｄｔｅｘのＰＥＴ長単繊維をネット上に捕集して得られた目付量３０ｇ／ｍ2のスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂の溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨材を得た。ＳＥＭによる断面観察から、得られた研磨材の極細単繊維は、繊維束を形成していなかった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度０．２ｄｔｅｘのＰＥＴ長単繊維をネット上に捕集して得られた目付量３０ｇ／ｍ2のスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂の溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨材を得た。ＳＥＭによる断面観察から、得られた研磨材の極細単繊維は、繊維束を形成していなかった。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［比較例３］
実施例１と同様にして製造された、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン樹脂Ａの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、３０質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化した。次に、ポリウレタン樹脂Ａが充填されたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより研磨材を得た。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
実施例１と同様にして製造された、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン樹脂Ａの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、３０質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化した。次に、ポリウレタン樹脂Ａが充填されたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより研磨材を得た。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［比較例４］
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維をネット上に捕集して得られたスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂の溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨材を得た。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
実施例１の海島型複合繊維からなるスパンボンドシートを用いる代わりに、平均繊度２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維をネット上に捕集して得られたスパンボンドシートを用い、ＰＶＡ系樹脂の溶解除去工程を省略した以外は、実施例１と同様にして研磨材を得た。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［比較例５］
極細繊維化した後にポリウレタン樹脂Ｂを充填する代わりに、メチルメタクリレートモノマーをシートに浸漬し窒素中で重合した以外は、実施例１と同様にして研磨材を作成した。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
極細繊維化した後にポリウレタン樹脂Ｂを充填する代わりに、メチルメタクリレートモノマーをシートに浸漬し窒素中で重合した以外は、実施例１と同様にして研磨材を作成した。得られた研磨材を後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
［比較例６］
レーヨン織布の片面に粘着加工を施した日本エンギス社製ポリシングクロス（ＨＹＰＲＥＺ：４１５）を用いて評価した。結果を表１に示す
レーヨン織布の片面に粘着加工を施した日本エンギス社製ポリシングクロス（ＨＹＰＲＥＺ：４１５）を用いて評価した。結果を表１に示す
［比較例７］
研磨定盤にローム＆ハース社製ＳＵＢＡ８００を貼り付け評価した。結果を表１に示す。
研磨定盤にローム＆ハース社製ＳＵＢＡ８００を貼り付け評価した。結果を表１に示す。
得られた研磨材は以下の評価方法により評価した。
［評価方法］
（１）極細単繊維の平均断面積
得られた研磨材をカッター刃を用い厚み方向に切断することにより、厚み方向の切断面を形成した。そして、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の倍率５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から切断面に存在する極細単繊維の断面積を求めた。ランダムに選択した１００個の断面積を平均した値を平均断面積とした。
（２）研磨材の見掛け密度
ＪＩＳ Ｋ７１１２に準じて、得られた研磨材の見掛け密度を測定した。
（３）Ｄ硬度測定
研磨材の２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度をＪＩＳ Ｋ７３１１に準じて測定した。
（４）テーバー摩耗減量
研磨材を、ＪＩＳ Ｌ１０９６の８．１７．３Ｃ（テーバー形式）に準じ、摩耗輪をＨ−２２、荷重５００ｇ、１０００回にて摩耗減量を測定した。
１５０ｍｇ／１０００回を上回る摩耗減量の場合は×、それ以下を○と判定した。
（５）研磨性能評価
円形状研磨材の裏面に粘着テープを貼り付けた後、１次研磨として、ＣＭＰ研磨装置（株式会社エム・エー・ティー社製「ＢＣ−１５」）に装着した。そして、５０ｃｃの水を定量スプレーで噴霧し、研磨材表面を水分で濡れた状態にした。次いで、多結晶ダイヤモンド砥粒水分散液（Ｋｏｍｅｔ社１−Ｗ２−ＰＣ−ＳＴＤ砥粒の平均粒径１．０μｍ：光子相関法で求めた自己相関関数よりキュムラント法で平均粒子径を求めた。）を１ｃｃ／ｍｉｎ．で追加噴霧し、ＳｉＣウエハ（Ｔａｎｋｅ Ｂｌｕｅ社製２インチ、厚み０．４ｍｍ）を研磨ヘッドに装着し１５分間ラッピングした。このときの荷重は０．１５（ｋｇｆ／ｃｍ2）でプラテン回転数：４０（ｒｐｍ）、ウエハ回転数３９（ｒｐｍ）とした。研磨レートは研磨前後の重量を測定してその重量減量により研磨レートに換えた。
研磨レートが３０ｍｇ／ｈｒ未満の場合、研磨効率が著しく低下する為判定を×とし、それ以上であれば○と判定した。
また、研磨傷については、倍率を２００倍に設定したＳｃａｌａｒ社製デジタルマイクロスコープによってウエハ表面を観察し、無傷なものを○、若干傷（ウエハ上に５本以下）が確認できるものを△、多数傷が確認できるものを×（ウエハ上に６本以上）として評価した。
次に仕上げ研磨として平均粒径０.１μｍの砥粒を用いる以外は、同様の方法で研磨レートを測定し、研磨レートが１０ｍｇ／ｈｒ未満の場合、研磨効率が著しく低下する為判定を×とし、それ以上であれば○と判定した。
砥粒の平均粒径は、大塚電子製ＥＬＳ−Ｚにて測定した。
［評価方法］
（１）極細単繊維の平均断面積
得られた研磨材をカッター刃を用い厚み方向に切断することにより、厚み方向の切断面を形成した。そして、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の倍率５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から切断面に存在する極細単繊維の断面積を求めた。ランダムに選択した１００個の断面積を平均した値を平均断面積とした。
（２）研磨材の見掛け密度
ＪＩＳ Ｋ７１１２に準じて、得られた研磨材の見掛け密度を測定した。
（３）Ｄ硬度測定
研磨材の２３℃におけるＪＩＳ−Ｄ硬度をＪＩＳ Ｋ７３１１に準じて測定した。
（４）テーバー摩耗減量
研磨材を、ＪＩＳ Ｌ１０９６の８．１７．３Ｃ（テーバー形式）に準じ、摩耗輪をＨ−２２、荷重５００ｇ、１０００回にて摩耗減量を測定した。
１５０ｍｇ／１０００回を上回る摩耗減量の場合は×、それ以下を○と判定した。
（５）研磨性能評価
円形状研磨材の裏面に粘着テープを貼り付けた後、１次研磨として、ＣＭＰ研磨装置（株式会社エム・エー・ティー社製「ＢＣ−１５」）に装着した。そして、５０ｃｃの水を定量スプレーで噴霧し、研磨材表面を水分で濡れた状態にした。次いで、多結晶ダイヤモンド砥粒水分散液（Ｋｏｍｅｔ社１−Ｗ２−ＰＣ−ＳＴＤ砥粒の平均粒径１．０μｍ：光子相関法で求めた自己相関関数よりキュムラント法で平均粒子径を求めた。）を１ｃｃ／ｍｉｎ．で追加噴霧し、ＳｉＣウエハ（Ｔａｎｋｅ Ｂｌｕｅ社製２インチ、厚み０．４ｍｍ）を研磨ヘッドに装着し１５分間ラッピングした。このときの荷重は０．１５（ｋｇｆ／ｃｍ2）でプラテン回転数：４０（ｒｐｍ）、ウエハ回転数３９（ｒｐｍ）とした。研磨レートは研磨前後の重量を測定してその重量減量により研磨レートに換えた。
研磨レートが３０ｍｇ／ｈｒ未満の場合、研磨効率が著しく低下する為判定を×とし、それ以上であれば○と判定した。
また、研磨傷については、倍率を２００倍に設定したＳｃａｌａｒ社製デジタルマイクロスコープによってウエハ表面を観察し、無傷なものを○、若干傷（ウエハ上に５本以下）が確認できるものを△、多数傷が確認できるものを×（ウエハ上に６本以上）として評価した。
次に仕上げ研磨として平均粒径０.１μｍの砥粒を用いる以外は、同様の方法で研磨レートを測定し、研磨レートが１０ｍｇ／ｈｒ未満の場合、研磨効率が著しく低下する為判定を×とし、それ以上であれば○と判定した。
砥粒の平均粒径は、大塚電子製ＥＬＳ−Ｚにて測定した。
Claims (6)
- 研磨材と、砥粒を含有するスラリーを用いて化合物半導体ウエハを研磨する研磨方法であって、
前記研磨材が、平均断面積が０．０１μｍ2〜３０μｍ2である極細単繊維からなる不織布及び高分子弾性体を、不織布／高分子弾性体の質量比が９０／１０〜５５／４５となる範囲で含み、かつ、０．７０ｇ／ｃｍ3〜１．２ｇ／ｃｍ3の見掛け密度及び４５Ｄ〜７５ＤのＪＩＳ硬度を有し、
前記砥粒は、０．０１μｍ〜２０μｍの平均粒径を有する、研磨方法。 - 前記高分子弾性体がポリウレタン系樹脂を含む請求項１に記載の研磨方法。
- 前記ポリウレタン系樹脂が水分散性ポリウレタン系樹脂である請求項２記載の研磨方法。
- 前記極細単繊維が芳香族ポリエステル繊維、脂肪族ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ビニロン繊維及びアクリル繊維からなる群から選ばれる少なくとも１つの繊維を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨方法。
- 前記化合物半導体ウエハが、ＧａＡｓ化合物半導体ウエハまたはＳｉＣ化合物半導体ウエハである請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨方法によって化合物半導体ウエハを研磨する工程を含む化合物半導体ウエハの製造方法。
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