JP5544213B2 - 研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法に係り、特に、湿式凝固法により形成されたセル構造を持ち一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。

従来半導体デバイス等の各種材料では、平坦性を確保するために研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。半導体デバイスの製造では、通常、銅（Ｃｕ）配線の層や絶縁層が順次形成され多層化されるが、各層を形成した後の表面（加工面）に研磨加工が行われている。近年では、半導体回路の集積度が増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進められており、加工面を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。

一般に、半導体デバイスの製造では、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰと略記する。）法が用いられている。ＣＭＰ法では、通常、砥粒（研磨粒子）をアルカリ溶液または酸溶液に分散させたスラリ（研磨液）が供給される。すなわち、被研磨物（の加工面）は、スラリ中の砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ溶液または酸溶液による化学的研磨作用とで平坦化される。

ＣＭＰ法による半導体デバイスの研磨加工では、通常、乾式成型法により形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面に開孔が形成された樹脂シートを備えた研磨パッドが用いられている。研磨加工時には、研磨面に形成された開孔に砥粒が保持されつつ加工面内に分散するように供給されることで加工面の平坦化が図られている。換言すれば、半導体デバイス用の研磨パッドでは、研磨面に開孔が形成されていることが不可欠となる。このような開孔は、乾式成型法により樹脂製の発泡体を形成し、得られた発泡体の表面を研削処理すること、または、発泡体をスライス処理することにより形成することができる。乾式成型法により発泡体を形成する技術として、例えば、成型時の樹脂溶液中に中空微粒子を添加しておく技術が開示されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。また、樹脂溶液に水を添加しておくことで成型時に気体を発生させる技術（例えば、特許文献６参照）、樹脂溶液に不活性気体を分散させて成型する技術（例えば、特許文献７参照）、樹脂溶液に水溶性微粒子を添加しておく技術（例えば、特許文献８参照）等も開示されている。

特許３０１３１０５号公報 特許３４２５８９４号公報 特許３８０１９９８号公報 特開２００６−１８６３９４号公報 特開２００７−１８４６３８号公報 特開２００５−６８１６８号公報 特許３４５５２０８号公報 特開２０００−３４４１６号公報

しかしながら、特許文献１〜特許文献８の技術では、いずれも乾式成型法により形成されるため、得られる樹脂シートが硬質で独立発泡タイプのものが主体となる。このため、研磨面に形成された開孔が砥粒や研磨屑等により目詰まりし閉塞しやすくなる、という問題がある。開孔が閉塞すると、砥粒等が凝集しやすくなり、結果として、被研磨物の加工面に研磨キズ（スクラッチ）を生じるおそれがある。半導体デバイスの研磨加工では、スクラッチが生じると配線を切断するおそれがあり、致命的な欠点となる。研磨加工を中断し、表面をドレッシングすれば、開孔が再生され研磨加工の継続が可能となるが、ドレッシングが必須となることで研磨効率を低下させることとなる。一方、乾式成型法による樹脂シートと比べて、湿式凝固法による樹脂シートでは、一般に多数の発泡が網目状に連通した連通構造が得られる。このため、砥粒等の凝集による開孔の閉塞は生じにくくなるが、その反面、本来軟質であるうえ、硬質の樹脂を用いても構造的に硬度を高めることが難しい。上述したように、半導体デバイスの加工面に要求される平坦性の高度化に伴い、ＣＭＰ法による研磨精度や研磨効率等の研磨性能に対する要求も高まっており、これにつれ研磨パッドの開孔径も微細化、均一化が求められるようになってきている。さらには、歩留りを向上させ効率的な製造を目指すうえで、スクラッチ等の致命的な欠点を抑制することができる研磨パッドが切望されている。

本発明は上記事案に鑑み、研磨速度を向上させ被研磨物の平坦性向上を図ることができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法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、本発明の第１の態様は、湿式凝固法により形成されたセル構造を持ち一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、軟質樹脂と、前記軟質樹脂が可溶な溶媒に対する可溶性を有し該軟質樹脂より硬質な物性の樹脂とを含む少なくとも２種の樹脂であって、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを含む樹脂により一体形成されたものであり、厚み方向に長さを有する多数のセルと多数の微細孔とが連通するように形成された樹脂部と、前記樹脂部に均等に分散するように形成され、前記微細孔より緻密で球状の樹脂凝集部と、を有することを特徴とする。

第１の態様では、樹脂部に均等に分散するように形成された球状の樹脂凝集部が樹脂部の微細孔より緻密なため、樹脂凝集部が樹脂部より高密度となり硬くなるので、研磨加工時に供給される砥粒が研磨面により被研磨物側に確実に押圧されることから研磨速度を向上させることができるとともに、樹脂凝集部を包囲する樹脂部が樹脂凝集部のクッションとなり過剰な押圧力が吸収されることから被研磨物の平坦性向上を図ることができる。

第１の態様において、樹脂凝集部が、直径２００μｍ未満の微孔状および無孔状に形成され、樹脂部に一体化するように形成されていてもよい。軟質樹脂より硬質物性を有する樹脂が軟質樹脂の引張弾性率より３０ＭＰａ以上大きい引張弾性率を有するようにすることができる。また、少なくとも２種の樹脂を、溶解度係数を示すＳＰ値の差が１〜３の範囲としてもよい。少なくとも２種の樹脂をポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂との２種が混合されたものとすることができる。このとき、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂との配合割合を重量比２：８〜８：２の範囲としてもよい。

本発明の第２の態様は、請求項１に記載の研磨パッドの製造方法であって、軟質樹脂と該軟質樹脂より硬質物性を有する樹脂とを含む少なくとも２種の樹脂であって、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを含む樹脂を極性溶媒に均一となるように混合し溶解させた樹脂溶液を準備する準備ステップと、前記準備ステップで準備した樹脂溶液を均一な混合状態でシート状の基材に塗布する塗布ステップと、前記塗布ステップで基材に塗布された樹脂溶液を水系凝固液中で凝固させ樹脂シートを形成させるシート形成ステップと、を含み、前記塗布ステップ後に、一定時間の間隔をあけ、前記シート形成ステップで前記基材に塗布された樹脂溶液を前記水系凝固液中で凝固させることを特徴とする。この場合において、塗布ステップ後の一定時間を２分間〜１２時間の範囲とすることが好ましい。

本発明によれば、樹脂部に均等に分散するように形成された球状の樹脂凝集部が樹脂部の微細孔より緻密なため、樹脂凝集部が樹脂部より高密度となり硬くなるので、研磨加工時に供給される砥粒が研磨面により被研磨物側に確実に押圧されることから研磨速度を向上させることができるとともに、樹脂凝集部を包囲する樹脂部が樹脂凝集部のクッションとなり過剰な押圧力が吸収されることから被研磨物の平坦性向上を図ることができる、という効果を得ることができる。

本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。 実施形態の研磨パッドの製造工程の概略を示す工程図である。 実施例１の研磨パッドを構成する樹脂シートを示す走査型電子顕微鏡写真であり、（Ａ）は厚み全体にわたる断面、（Ｂ）は研磨面側近傍を拡大して示す断面、（Ｃ）は研磨面の表面をそれぞれ示す。

以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨パッドの実施の形態について説明する。

＜構成＞
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１０は、湿式凝固法により一体形成された１枚の樹脂シート２を備えている。樹脂シート２は、湿式凝固法による作製時に形成されたスキン層２ａと、スキン層２ａより内側（図１の下側）で多数のセル４が形成された発泡樹脂部２ｂ（樹脂部）と、発泡樹脂部２ｂに均等に分散するように形成された球状部３（樹脂凝集部）と、を有している。スキン層２ａの表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを形成している。

スキン層２ａは、研磨面Ｐの近傍で厚さ数μｍにわたり緻密な微多孔状に形成されている。すなわち、スキン層２ａは微多孔構造を有している。発泡樹脂部２ｂでは、樹脂シート２の厚み方向に長さを有する縦長のセル４が略均等に分散した状態で形成されている。セル４の厚み方向の長さは、樹脂シート２の厚みの範囲でバラツキを有している。セル４は、丸みを帯びた円錐状（断面三角状）に形成されている。セル４は、研磨面Ｐ側の孔径が研磨面Ｐと反対の面（以下、裏面Ｑという。）側より小さく形成されており、研磨面Ｐ側で縮径されている。

樹脂シート２の発泡樹脂部２ｂには、セル４を画定する樹脂中に、セル４より小さい図示を省略した多数の微細孔が形成されている。樹脂シート２では、微多孔状のスキン層２ａ、セル４および図示を省略した微細孔が網目状に連通しており、全体として連続セル構造を有している。

発泡樹脂部２ｂに形成された球状部３は、セル４を画定する樹脂中に形成された微細孔より緻密に形成されている。すなわち、球状部３では、樹脂シート２の作製時に樹脂の凝集が生じ形成された部分であり、樹脂の凝集と脱溶媒との進行により中心部が無孔状または微孔状に形成され、外周側が無孔状に形成されている（詳細後述）。換言すれば、樹脂シート２では、球状部３と発泡樹脂部２ｂとが一体化するように形成されている。球状部３は、発泡樹脂部２ｂの微細孔より緻密に形成されたことで、発泡樹脂部２ｂより高密度化されており、硬度が高められている。また、球状部３は、直径が２００μｍ以下の大きさを有している。球状部３の周囲には発泡樹脂部２ｂが形成されており、発泡樹脂部２ｂが球状部３を包囲していることとなる。

樹脂シート２は、本例では、厚みが０．３〜２．０ｍｍの範囲に調整されており、湿式成膜時の条件にもよるが、セル４の厚み方向の長さを概ね１００〜１８００μｍの範囲で形成させることができる。

樹脂シート２は、本例では、同じ極性溶媒に対して可溶性を有する２種の樹脂が混合された混合樹脂で形成されたものである。２種の樹脂としては、溶解度係数を示すＳＰ値が１〜３の範囲で異なる樹脂が用いられている。つまり、２種の樹脂のＳＰ値の差が１〜３の範囲となる。ＳＰ値の差が１より小さいと、２種の樹脂の相溶性が高くなることで発泡樹脂部２ｂに球状部３が分散形成された樹脂シート２を得ることが難しくなる。反対に、ＳＰ値の差が３より大きくなると樹脂を混合しても相分離しやすくなり、一体形成しても剥離しやすくなるので、好ましくない。樹脂シート２の硬度を確保することを考慮すれば、２種の樹脂のうち一方の樹脂が軟質樹脂であり、他方の樹脂が軟質樹脂より硬質物性を有する樹脂であることが好ましい。この場合、硬質物性を有する樹脂の引張弾性率（または曲げ弾性率）が軟質樹脂の引張弾性率より３０ＭＰａ以上大きい樹脂であることがより好ましい。本例では、２種の樹脂として、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とが用いられている。

ここで、ＳＰ値について説明する。ＳＰ値は、Ｊ．Ｈ．Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄら（J.H.Hildebrand
and R.L.Scott著、“The Solubility of Nonelectrolytes”、Reinhold Publishing Corp.出版、１９５０年発行）により提唱されたもので、ＳＰ値δ［単位：（ｃａｌ・ｃｍ^３）^１／２］が下式（１）で表される。式（１）において、ΔＥは分子凝集エネルギー（単位：ｃａｌ／ｍｏｌ）、Ｖはモル容積（単位：ｍｌ／ｍｏｌ）を示しており、ＳＰ値は凝集エネルギー密度の平方根に相当する。２種の樹脂を混合する場合では、ＳＰ値が近い樹脂ほど凝集エネルギー密度が小さく、親和性が高くなることとなる。また、Ｈａｎｓｅｎら（J.
Paint Technology、３９巻５０５号、１０４〜１１７ページおよび５１１号、５０５〜５１４ページ、１９６７年発行）やＨｏｙ（J. Paint
Technology、４２巻５４１号、７６〜１１８ページ、１９７０年発行）によって、双極子間力や水素結合力も考慮し、分子引力定数法に基づくと、ＳＰ値を下式（２）で算出することができる。式（２）において、ΔＦは分子引力定数の総和（単位：（Ｃａｌ・ｃｍ^３）^１／２ｍｏｌ^−１）である（各原子団の分子引力定数については、例えば、Ｈｏｙ法 材料技術研究会編集委員会編「プラスチックの塗装・印刷便覧」４１ページ（総合技術出版発行）、沖津ら 接着研究発表会講演要旨集２７巻１２５〜１２６ページ（１９８９年６月発行）、日本接着学会年次大会講演要旨集２８巻８５〜８６ページ（１９９０年６月発行）、に記載されている。）。また、複数の樹脂を混合した樹脂全体のＳＰ値については、下式（３）により算出することができる。式（３）において、δｍｉｘは混合樹脂全体のＳＰ値、Ｘｎは成分ｎのモル分率、Ｖｎは成分ｎのモル容積、δｎは成分ｎのＳＰ値である。以上のことから、研磨パッド１０では、樹脂シート２を極性溶媒に溶解し、ゲル濾過等で各樹脂成分を分取し、それぞれの分子構造解析を行うことで各樹脂成分のＳＰ値および混合樹脂全体のＳＰ値を算出することができる。

また、研磨パッド１０は、樹脂シート２の裏面Ｑ側に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ７が貼り合わされている。両面テープ７は、例えば、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の基材を有しており、基材の両面にアクリル系粘着剤等の粘着剤層（不図示）がそれぞれ形成されている。両面テープ７は、基材の一面側の粘着剤層で樹脂シート２と貼り合わされており、他面側（樹脂シート２と反対側）の粘着剤層が剥離紙８で覆われている。なお、この両面テープ７の基材は、研磨パッド１０の基材を兼ねている。

＜製造＞
図２に示すように、研磨パッド１０は、湿式凝固法により１枚のシート状の樹脂シート２を一体形成し、樹脂シート２と両面テープ７とを貼り合わせることで製造される。湿式凝固法では、樹脂溶液を準備する準備工程、成膜基材に樹脂溶液を塗布する塗布工程、成膜基材に塗布した樹脂溶液を一定時間放置する放置工程、樹脂溶液を凝固液中で凝固させシート状の樹脂を形成するシート形成工程、シート状の樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程を経て樹脂シート２が作製される。そして、樹脂シート２と両面テープ７とを貼り合わせる。以下、工程順に説明する。

（準備工程）
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリサルホン樹脂を水混和性の極性溶媒に溶解させ、添加剤を混合して樹脂溶液を調製する。極性溶媒としては、ＳＰ値が９〜１３の範囲のものを使用する。例えば、ＳＰ値が１２．１のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ＳＰ値が１０．８のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ＳＰ値が９．１のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ＳＰ値が１２．０のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ＳＰ値が９．９のアセトン、ＳＰ値が１１．９のアセトニトリル、ＳＰ値が１１．３のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等を用いることができる。ＳＰ値が９より小さい、または、１３より大きいと、凝固再生時の貧溶媒（水）との置換が不十分となりシート作製が難しくなるため好ましくない。本例では、ＤＭＦを用いる。ポリウレタン樹脂としては、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を用いることができるが、本例では、ＳＰ値が１０．５、引張弾性率が２４ＭＰａのポリエステル／ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系のポリウレタン樹脂を用いる。ポリサルホン樹脂としては、エーテル系、フェニル系等の樹脂を用いることができるが、本例では、ＳＰ値が１１．８、引張弾性率が２４８０ＭＰａのポリエーテルサルホン樹脂を用いる。ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを重量比５：５で配合し、固形分濃度が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、セル４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、セル形成を促進させる親水性界面活性剤、樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性界面活性剤等を用いることができる。各材料が均一となるように十分に混合し得られた溶液を減圧下で脱泡して樹脂溶液を得る。

（塗布工程）
塗布工程では、準備工程で得られた樹脂溶液を、均一な混合状態を保持したまま、常温下で成膜基材にシート状に均一な厚みとなるように塗布する。このとき、ナイフコータ等の塗布装置を用い、ナイフコータ等と成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）を調整する。成膜基材としては、可撓性を有する樹脂フィルム、布帛や不織布等を用いることもできるが、本例では、表面平滑性を有するＰＥＴ製フィルムを用いる。

（放置工程）
樹脂溶液は、塗布工程で成膜基材に塗布されてから、次工程の凝固液中に浸漬させるまでの間に、成膜基材に塗布された状態で一定の時間放置される。すなわち、放置工程では、前工程の塗布工程と次工程のシート形成工程との間に一定時間があけられる。このとき、例えば、連続的に製造する場合は、搬送速度を遅くすることで搬送時間を長くするようにしてもよい。放置時間は、２分間〜１２時間の間で設定すればよく、本例では、３０分間に設定する。この間に、均一な混合状態の樹脂溶液中では、２種の樹脂が局所的に偏在し始めることとなる。

（シート形成工程）
シート形成工程では、成膜基材に塗布された後３０分間放置した樹脂溶液を、水を主成分とする凝固液中に案内し浸漬させる。凝固液には、樹脂の凝固再生速度を調整するために、ＤＭＦや上述した極性溶媒等を添加してもよい。本例では、凝固液として水を使用する。凝固液中で樹脂溶液が凝固し、連続セル構造を有するシート状の樹脂が再生する。凝固液中では、まず、樹脂溶液と凝固液との界面に皮膜が形成され、被膜の直近の樹脂中にスキン層２ａが形成される。その後、樹脂溶液中のＤＭＦの凝固液中への拡散と、樹脂への水の浸入の協調現象とにより樹脂の凝固再生が進行する。

ここで、樹脂シートのセル構造の形成について説明する。ＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂を混合した場合に、セル４が形成され、発泡樹脂部２ｂに球状部３が形成されるメカニズムについては、詳細に解明されていないが、次のように考えることができる。すなわち、準備工程、塗布工程では樹脂溶液中の樹脂が均一な混合状態を保持しているものの、放置工程で一定時間放置している間に樹脂が偏在し始め、更には、凝固液中でも樹脂溶液が凝固する前に樹脂の偏在が進行する。このため、樹脂の偏在した部分では、樹脂の密度が高まり凝集塊を形成しやすくなることから、ＤＭＦと凝固液とが置換される経路が形成されにくくなり、無孔状、微孔状の球状部３が形成されるものと考えられる。換言すれば、球状部３は、樹脂溶液中で溶解せずに形成された球状物ではなく、樹脂溶液中の樹脂が凝集しながら形成されたものであり、発泡樹脂部２ｂと一体化されている。

一方、樹脂溶液に配合したポリウレタン樹脂は、凝集力が大きいために皮膜表面で急速に凝固が起こり、形成されたスキン層２ａに脱溶媒が生じやすい部分と生じにくい部分とが形成される。このため、脱溶媒に伴う樹脂の再生速度に差が生じ、厚み方向に長さを有するセル４が形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴ製フィルムが水を浸透させないため、樹脂溶液の表面側（スキン層２ａ側）で脱溶媒が生じてセル４の成膜基材側が表面側より大きくなる。樹脂溶液には、ポリウレタン樹脂に加えてポリサルホン樹脂が配合されており、ポリウレタン樹脂のＳＰ値が１０．５であるのに対して、ポリサルホン樹脂のＳＰ値が１１．８である。このため、２種の樹脂では、同じ極性溶媒に対して可溶性を有するものの、その凝固速度や凝集力に差が生じることとなる。凝固速度や凝集力の差により、セル４の形成と球状部３の形成とが平行して進行するものと考えられる。

また、スキン層２ａ側でポリウレタン樹脂が凝集すると、相対的にポリサルホン樹脂の偏在が助長される。結果として、引張弾性率の大きなポリサルホン樹脂がポリウレタン樹脂より凝集塊を形成しやすくなり、発泡樹脂部２ｂより硬度の高い球状部３が形成されることとなる。つまり、樹脂シート２では、多数のセル４が形成され、これらのセルを画定する発泡樹脂部２ｂに球状部３が形成される。このような凝固再生により得られる樹脂シート２は、全体として連続セル構造を有しており、一体形成されたものである。

（洗浄・乾燥工程）
図２に示すように、洗浄・乾燥工程では、凝固再生したシート状の樹脂（以下、成膜樹脂という。）を水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去した後、乾燥させる。成膜樹脂の乾燥には、本例では、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機が用いられる。成膜樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。得られた樹脂シート２をロール状に巻き取る。

湿式凝固法により作製された樹脂シート２の裏面Ｑと、両面テープ７の一面側とが貼り合わされる。そして、円形や角形等の所望の形状に裁断した後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド１０を完成させる。

＜作用等＞
次に、本実施形態の研磨パッド１０の作用等について説明する。

本実施形態では、樹脂シート２の発泡樹脂部２ｂに球状部３が分散形成されている。球状部３では、発泡樹脂部２ｂの微細孔より緻密なため、発泡樹脂部２ｂと比べて高密度となり硬くなる。このため、研磨加工時に供給される砥粒が研磨面Ｐにより被研磨物側に確実に押圧されるので、研磨速度を向上させることができる。また、球状部３を包囲する発泡樹脂部２ｂが球状部３のクッションとなるため、過剰な押圧力が発泡樹脂部２ｂにより吸収され、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。さらには、球状部３が研磨面Ｐの近傍にも形成されることがあるため、局所的に砥粒を押し付け被研磨物にスクラッチを生じることも考えられるが、周囲の発泡樹脂部２ｂのクッション性により突発的な押圧も回避することができる。

また、本実施形態では、樹脂シート２がＳＰ値の差が１〜３の範囲で異なる２種の樹脂を混合した混合樹脂により一体形成されている。樹脂溶液の調製時には、同じ極性溶媒に対して可溶性を有し一部が相溶性を有しており即座に相分離が生じにくいため、均一な混合状態を得やすくなる。得られた樹脂溶液を成膜基材に塗布した後、放置工程で一定時間放置される。このため、塗布された樹脂溶液中で樹脂が局所的に偏在し始めることとなる。これにより、凝固液中でのシート形成時には、凝固速度や凝集力の差により、高密度の球状部３が形成されるとともに、厚み方向に長さを有するセル４が形成される。結果として、発泡樹脂部２ｂに球状部３が均等に分散するように形成された樹脂シート２を一体形成することができる。

更に、研磨パッド１０では、樹脂シート２が湿式凝固法で形成されることからセル４が網目状に連通している。このため、研磨層とクッション層とを貼り合わせて形成した従来の研磨パッドと比べて、研磨加工時に供給される研磨液が樹脂シート２の内部で移動しやすくなり、研磨加工で生じた研磨屑がセル４に収容されやすくなる。これにより、研磨面Ｐおよび被研磨物間に略均等に研磨液が供給されると共に、研磨面Ｐから研磨屑が効率よく除去されるため、研磨効率を向上させ被研磨物の平坦性向上を図ることができる。また、２種の樹脂を溶解させた樹脂溶液を調製し、塗布工程後に一定時間放置することを除けば、従来の湿式凝固法を適用することができるため、繁雑な工程を経ることなく、樹脂シート２ひいては研磨パッド１０を製造することができる。

なお、本実施形態では、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを混合した混合樹脂の湿式凝固法による樹脂シート２を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。混合樹脂としては、ＳＰ値の差が１〜３の範囲の樹脂が配合されていればよく、例えば、ポリウレタン、ポリウレタンポリウレア等のポリウレタン系、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル等のアクリル系、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のビニル系、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のポリサルホン系、アセチル化セルロース、ブチリル化セルロース等のアシル化セルロース系、ポリアミド系、ポリスチレン系、等の中から選択することができる。また、混合樹脂に配合される樹脂は、２種に制限されるものではなく、３種以上を配合するようにしてもよい。得られる樹脂シート２がセル４の形成された発泡樹脂部２ｂ、発泡樹脂部２ｂに形成された球状部３を有するように形成することを考慮すれば、軟質の樹脂と、その軟質の樹脂より硬質な物性の樹脂とを混合した混合樹脂を用いることが好ましい。具体的には、軟質のポリウレタン樹脂（ＳＰ値：１０〜１２）と、引張弾性率（または曲げ弾性率）がポリウレタン樹脂の引張弾性率より３０ＭＰａ以上大きい樹脂とを混合した混合樹脂を用いることが好ましい。さらに付言すれば、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６９００「プラスチック−用語」）の定義では、指定条件のもとでの引張試験における弾性率が７０ＭＰａより大きくないものを軟質プラスチック、７０〜７００ＭＰａのものを半硬質プラスチック、７００ＭＰａを超えるものを硬質プラスチックと定められている。ポリウレタン樹脂の引張弾性率が概ね２０〜５０ＭＰａであることを考慮すれば、３０ＭＰａ以上大きい引張弾性率が５０〜８０ＭＰａ以上となり、軟質樹脂でも半硬質に近い樹脂、さらには半硬質樹脂をポリウレタン樹脂と混合すればよいこととなる。半硬質樹脂ないし硬質樹脂としては、ポリサルホン樹脂（ＳＰ値：１１〜１３、引張弾性率：２３００〜２６００ＭＰａ）やアクリル樹脂（ＳＰ値：８〜１１、引張弾性率：２９００〜３４００ＭＰａ）を用いることが好ましい。

また、本実施形態では、放置工程における放置時間を３０分間とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、２分間から１２時間の範囲で調整すればよい。放置時間が２分間に満たないと、得られるウレタン樹脂部２ｂに形成される球状部３が少なくなり、また、小さくなるため、上述した効果を十分に得ることが難しくなる。反対に、放置時間が１２時間を超えると、球状部３の大きさが２００μｍを超えるため、研磨面Ｐにおける硬度の均一性を低下させるので好ましくない。本実施形態で示したように、球状部３の大きさを直径２００μｍ未満とするためには、樹脂溶液の配合割合にもよるが、放置時間を上述した範囲で調整することが好ましく、１０分間〜６０分間の範囲とすることがより好ましい。また、球状部３と発泡樹脂部２ｂとが一体化するように形成されているため、研磨加工に伴い研磨面Ｐ側の摩耗が生じても、球状部３が球状物として脱落するものではなく、砥粒（研磨粒子）の機能を有するものではないことはいうまでもない。

更に、本実施形態では、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを重量比５：５で配合する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、重量比を２：８〜８：２の範囲で変えるようにしてもよい。重量比が１：９や９：１の場合は、得られる樹脂シートに反りが生じやすくなるうえ、上述したセル構造や球状部３を形成することが難しくなるため、好ましくない。

また更に、本実施形態では、特に言及していないが、洗浄・乾燥工程後に、得られた成膜樹脂の研磨面Ｐ側ないし裏面Ｑ側をバフ処理またはスライス処理で研削する研削工程を経るようにしてもよい。バフ処理やスライス処理により樹脂シート２の厚さの均一化を図ることができるため、被研磨物に対する押圧力を一層均等化し、被研磨物の平坦性を向上させることができる。例えば、スキン層２ａのミクロな平坦性を有効に活用して被研磨物の高精度な平坦性を得るには、裏面Ｑ側の研削処理により厚さを均一化しマクロな平坦性を向上させた樹脂シート２としてもよい。また、研磨加工時に供給されるスラリの循環性を向上させ研磨レートの向上等を図るには、スキン層２ａ側の研削処理によりセル４の開孔が形成されるようにしてもよい。

更にまた、本実施形態では、樹脂シート２の発泡樹脂部２ｂに厚み方向に長さを有するセル４が形成される例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、縦長のセル４を樹脂シート２の厚み方向中央部よりスキン層２ａ側に形成させ、厚み方向中央部より裏面Ｑ側にセル４の平均容積より大きい平均容積の球状のセルを形成させることも可能である。このことは、例えば、樹脂溶液に配合する樹脂の組み合わせ、添加剤の配合割合等を調整することで実現することができる。このようなセルが形成された場合にも、上述した球状部３の効果に変化が生じるものではない。

また、本実施形態では、樹脂シート２の裏面Ｑに基材を有する両面テープ７を貼り合わせ、両面テープの基材が研磨パッド１０の基材を兼ねる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基材を用いることなく粘着剤のみを樹脂シート２の裏面Ｑに配しておくことで、研磨機の定盤への装着を行うことができる。また、両面テープ７の基材に代えて別の基材を貼り合わせるようにしてもよい。樹脂シート２が柔軟性を有していることを考慮すれば、研磨パッド１０の搬送時や定盤への装着時の取扱いを容易にするため、基材を有していることが好ましい。

以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド１０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、樹脂シート２の作製に引張弾性率が２４ＭＰａでＳＰ値が１０．５のポリエステル／ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系のポリウレタン樹脂と、引張弾性率が２４８０ＭＰａでＳＰ値が１１．８のポリエーテルサルホン樹脂とを用いた。ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを重量比５：５で配合し、固形分濃度が２２重量％となるようにＤＭＦに溶解させ樹脂溶液を調製した。樹脂溶液を成膜基材に塗布する際に、塗布装置のクリアランスを１．２ｍｍに設定した。放置工程での放置時間を３０分間とし、成膜後に表面側にバフ処理を施し、得られた厚さ０．８ｍｍの樹脂シート２とＰＥＴ製の基材を有する両面テープ７とを貼り合わせ、研磨パッド１０を製造した。得られた樹脂シート２を走査型電子顕微鏡で観察した。この結果、図３（Ａ）に示すように、縦長のセル４が確認された。また、研磨面Ｐ側近傍を拡大して観察した結果、図３（Ｂ）に示すように、多数の微細孔が形成された発泡樹脂部２ｂに球状部３が均等に分散するように形成されていることが確認された。更に、図３（Ｃ）に示すように、研磨面Ｐでは、凹凸状に形成されていることが確認され、球状部３が研磨面Ｐの近傍まで形成されていることが判った。なお、図３（Ａ）では、樹脂シート２の裏面側にセル４と異なる球状のセルが形成されているように見えるが、実際にはスキン層２ａ側から形成された縦長のセル４の下部が観察されたものであり、セル４が傾斜して形成された結果を示している。

（実施例２〜実施例３）
実施例２〜実施例３では、放置工程での放置時間を変える以外は実施例１と同様にして研磨パッド１０を製造した。すなわち、放置時間を、実施例２では２分間、実施例３では１２時間にそれぞれ調整した。得られた樹脂シート２を走査型電子顕微鏡で観察した結果、実施例２、実施例３のいずれについても、上述した実施例１の樹脂シート２と同様のセル構造、球状部３が確認された（図３参照）。

（比較例１）
比較例１では、実施例１と同じポリウレタン樹脂のみを用い、塗布工程で成膜基材に塗布された樹脂溶液を放置することなく即座に凝固液中で凝固させた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを製造した。得られた樹脂シートを走査型電子顕微鏡で観察した結果、縦長のセル４が確認されたものの、研磨面Ｐ側を拡大して観察しても球状部３の形成は認められなかった。このため、研磨面Ｐでは、球状部３による凹凸が形成されていないことが判った。

（比較例２）
比較例２では、実施例１で用いたポリエーテルサルホン樹脂に代えて、引張弾性率が３０００ＭＰａでＳＰ値が１０．２の２−ヒドロキシエチルメタクリレート系アクリル樹脂を用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを製造した。得られた樹脂シートを走査型電子顕微鏡で観察した結果、縦長のセル４が確認されたものの、研磨面Ｐ側を拡大して観察しても球状部３の形成は認められなかった。このため、研磨面Ｐでは、球状部３による凹凸が形成されていないことが判った。

（比較例３）
比較例３では、実施例１で用いたポリウレタン樹脂のみを用い、塗布工程で成膜基材に塗布された樹脂溶液を放置することなく即座に凝固液中で凝固させた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを製造した。すなわち、比較例３の研磨パッドは、従来のウレタン樹脂製のシート材を用いた研磨パッドである。

（評価）
各実施例および比較例の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、うねりＷａおよびスクラッチの有無を測定した。被研磨物としては、ニッケル−リンメッキが施された磁気記録媒体用アルミニウムディスク基板を用いた。研磨レートは、１分間あたりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨加工前後の基板の重量減少から求めた研磨量、基板の研磨面積および比重から算出した。また、光学式非接触表面粗さ計（Ｚｙｇｏ社製、Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ ５０２２）で０〜８０μｍの短波長域、８０〜４５０μｍの中波長域でそれぞれ単位面積あたりの表面像のうねり量をオングストローム（Å）単位で求めた。また、研磨加工する前のうねり量についても同様に測定した。スクラッチの評価では、研磨加工後のアルミニウム基板について、高輝度ハロゲンランプによる光を照射して目視にて表面におけるスクラッチの有無を評価した。研磨レート、うねりＷａおよびスクラッチの有無の測定結果を下表１に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：スピードファム社製、ＤＳＭ９Ｂ−５Ｐ−１Ｖ
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
加工圧力：１００ｇ／ｃｍ^２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（ｐＨ：１．５）

表１に示すように、従来のウレタン樹脂シートを有する比較例３の研磨パッドでは、研磨レートが０．０９５μｍ／ｍｉｎを示した。また、うねりＷａでは、いずれの波長域についても、研磨前と比較して研磨後のうねりが改善されているものの、研磨後でも２．１８Å、５．３１Åであった。これに対して、実施例１、２、３の研磨パッド１０では、研磨レートが若干改善しそれぞれ０．１２０μｍ／ｍｉｎ、０．１１５μｍ／ｍｉｎ、０．１１６μｍ／ｍｉｎを示し、うねりＷａについても、短波長域における研磨後でそれぞれ１．７３Å、１．８４Å、１．９６Åに改善され、中波長域における研磨後でそれぞれ４．５７Å、４．６８Å、４．８８Åに改善された。このことから、実施例１、２、３の研磨パッド１０では、いずれも、平坦性精度を向上させることのできることが明らかとなった。また、放置時間を取らず即座に凝固再生させた比較例１の研磨パッド、ＳＰ値の差が１未満である比較例２の研磨パッドでは、球状部３の形成が確認されなかったことから、各実施例と比べて研磨後のうねりＷａの改善程度が劣っていることが判った。更に、各実施例および比較例の研磨パッドで、研磨加工を１０回繰り返し行った結果、比較例１、２、３の研磨パッドでは比較的早期に研磨性能が低下しスクラッチの発生が見られたのに対して、実施例１、２、３の研磨パッド１０では平坦性の均一性が維持されたまま、長期にわたり安定した研磨性能を得られることが確認された。

本発明は研磨速度を向上させ被研磨物の平坦性向上を図ることができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

Ｐ 研磨面
２ 樹脂シート
２ａ スキン層
２ｂ ウレタン部（樹脂部）
３ 球状部（樹脂凝集部）
４ セル
１０ 研磨パッド

Claims (8)

1. 湿式凝固法により形成されたセル構造を持ち一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、
   軟質樹脂と、前記軟質樹脂が可溶な溶媒に対する可溶性を有し該軟質樹脂より硬質な物性の樹脂とを含む少なくとも２種の樹脂であって、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを含む樹脂により一体形成されたものであり、
   厚み方向に長さを有する多数のセルと多数の微細孔とが連通するように形成された樹脂部と、前記樹脂部に均等に分散するように形成され、前記微細孔より緻密で球状の樹脂凝集部と、を有することを特徴とする研磨パッド。
2. 前記樹脂凝集部は、直径が２００μｍ未満の微孔状および無孔状に形成されており、前記樹脂部に一体化するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記軟質樹脂より硬質物性を有する樹脂は、前記軟質樹脂の引張弾性率より３０ＭＰａ以上大きい引張弾性率を有することを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
4. 前記少なくとも２種の樹脂は、溶解度係数を示すＳＰ値の差が１〜３の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
5. 前記少なくとも２種の樹脂は、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂との２種が混合されたものであることを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
6. 前記ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂との配合割合は、重量比が２：８〜８：２の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の研磨パッド。
7. 請求項１に記載の研磨パッドの製造方法であって、
   軟質樹脂と該軟質樹脂より硬質物性を有する樹脂とを含む少なくとも２種の樹脂であって、ポリウレタン樹脂とポリサルホン樹脂とを含む樹脂を極性溶媒に均一となるように混合し溶解させた樹脂溶液を準備する準備ステップと、
   前記準備ステップで準備した樹脂溶液を均一な混合状態でシート状の基材に塗布する塗布ステップと、
   前記塗布ステップで基材に塗布された樹脂溶液を水系凝固液中で凝固させ樹脂シートを形成させるシート形成ステップと、
   を含み、
   前記塗布ステップ後に、一定時間の間隔をあけ、前記シート形成ステップで前記基材に塗布された樹脂溶液を前記水系凝固液中で凝固させることを特徴とする製造方法。
8. 前記塗布ステップ後の一定時間を２分間〜１２時間の範囲とすることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。